Значение класса ракообразных Crustacea для экосистем и человека

Введение

Класс ракообразных весьма обширен и разнообразен, он составляет существенную часть водной фауны. Число видов в классе — не менее 20 000. Встречаются как планктонные, так и бентосные формы животных, в некоторых группах раков произошел переход от водной к наземной форме жизни.

В настоящее время класс ракообразных — это еще и важный объект промысла, включая добычу креветок, крабов, лангустов, лангустинов, раков, омаров (лобстеров), разнообразных балянусов, включая морскую уточку (или персебеса), который является самым дорогим из деликатесных ракообразных.

Много ракообразных употребляются в пищу людьми, и почти 10 000 000 тонн были произведены в 2005 году. Огромное большинство этой продукции составляют ракообразные десятиногие раки: крабы, омары и креветки. Более чем 70% всех ракообразных, пойманных для потребления — креветки, и более чем 80% произведены в Азии, — один Китай производит почти половину всемирного общего количества. Не десятиногие ракообразные широко не потребляются, несмотря на то, что они — одни из самых больших биомасс на планете.

Помимо практического использования ракообразных человеком, их изучает и исследует специальная наука — карцинология.

Данная тема курсовой работы актуальна в настоящее время, так как класс ракообразных многообразен своими видами, представители этого класса имеют практическое и научное значение для человека, а также являются неотъемлемым звеном в экосистемах, выступая в качестве консументов разных порядков.

Цель курсовой работы — показать значение класса ракообразных Crustacea для экосистем и человека. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть научную литературу по данному вопросу;

2. Дать общую характеристику класса Crustacea;

3. Выявить значение ракообразных для экосистем и человека;

4. Сделать соответствующие выводы по данному вопросу.

Глава I. Общая характеристика класса ракообразных Crustacea

Ракообразные — многочисленная и многообразная группа преимущественно водных членистоногих. К ним относится около 40 тыс. современных видов. Одни из них ведут донный образ жизни, другие являются существенной частью морского и пресноводного планктона. Это в основном активно плавающие или ползающие животные. Но среди них встречаются и неподвижные прикрепленные формы — морские желуди и уточки. Некоторые ракообразные приспособились к жизни на суше. Например, мокрицы обитают в почве различных широт, даже в пустыни, но при этом ведут скрытый образ жизни и роют норы. Во влажных тропических районах суши встречаются в почве бокоплавы и наземные формы крабов и крабоидов. Среди ракообразных немало паразитов водных беспозвоночных и рыб. Таковым является карповая вошь — кожный паразит карповых рыб. Некоторые виды циклопов являются промежуточным хозяином ленточных червей (лентец широкий).

Для современных ракообразных обычно используется следующая классификационная схема.

Класс Crustacea делят на пять подклассов.

1. К жаброногим (Branchiopoda) относятся пресноводные формы (водяные блохи, щитни и др.) и живущая в соленых озерах и лиманах артемия.

2. Ракушковые (Ostracoda) — это мелкие ракообразные с округлым двустворчатым панцирем, обитающие главным образом на дне морей и озер.

3. Подкласс веслоногих (Copepoda) объединяет морские планктонные (каланиды и др.), пресноводные свободноживущие (циклопы и др.) формы и паразитических карпоедов, или карповых вшей.

4. Усоногие (Cirripedia) — это морские желуди, морские уточки, некоторые паразитические формы.

5. К высшим ракам (Malacostraca) относятся крабы, омары, лангусты, речные раки, креветки, раки-богомолы, раки-древоточцы, мокрицы, водяные ослики, бокоплавы и многие другие формы.

1.1 Внешнее строение Размеры и форма тела ракообразных разнообразны. Среди них встречаются мелкие планктонные формы, до 1 мм длиной, и крупные бентосные раки, крабы до 80 см в длину, а, например, японский краб в размахе ног достигает 1,5−2 м. Сильно видоизменены по облику сидячие формы с известковым панцирем и паразитические раки.

Тело состоит из головного (цефалон), грудног (торакс) и брюшного (абдомен) отделов. У некоторых примитивных ракообразных сегментация брюшного и грудного отделов почти гомономная. Сегменты тела несут по паре двуветвистых конечностей. Типичная конечность ракообразных состоит из базальной части — протоподита, от которого отходят две ветви: наружная — экзоподит и внутренняя — эндоподит. Протоподит состоит из двух члеников: коксоподита и базиподита. На коксоподите обычно имеется жаберный придаток эпиподит. Экзоподит нередко редуцируется, и ноги становятся одноветвистыми (например, у речного рака). Первично конечности ракообразных мультифункциональны и выполняют несколько функций: двигательную, дыхательную и вспомогательную при питании. Но у большинства ракообразных наблюдается морфофункциональная дифференциация конечностей.

Голова ракообразных состоит из головной лопасти — акрона и четырех сегментов. Она несет глаза и пять пар видоизмененных конечностей: антеннулы (первые усики, или антенны І), играющие роль обоняния, осязания и равновесия; антенны (вторые усики), выполняющие в основном осязательную, а у дафний еще и локомоторную функцию; мандибулы, или жвалы — верхние челюсти, играющие главную роль в размельчении пищи; первые и вторые максиллы — нижние челюсти, выполняющие жевательную или фильтрующую функцию.

Голова может быть слитной или состоять из двух сочлененных отделов: протоцефалона и гнатоцефалона. Протоцефалон — первичная голова — образуется путем слияния акрона и одного головного сегмента, а гнатоцефалон — слиянием трех челюстных сегментов. У многих высших ракообразных, как, например, у речного рака, гнатоцефалон срастается с грудным отделом, что приводит к образованию челюстегруди (гнатоторакса), покрытой спинным панцирем — карапаксом. Карапакс прирастает к грудным сегментам и образует впереди клинообразный отросток — рострум. Поперечная, так называемая затылочная борозда на этом карапаксе указывает на границу между слившимися челюстным и грудным отделами тела.

Грудной и брюшной отделы ракообразных могут состоять из разного числа сегментов: от 2 (ракушковые) до 50 и более (щитни). Грудной отдел в основном локомоторный. У одних раков, как жаброног, грудные конечности мультифункциональны и выполняют плавательную, дыхательную функции и отфильтровывания пищи. У других наблюдается разделение функций.

Брюшной отдел состоит из нескольких сегментов и тельсона и чаще лишен конечностей. Однако у большинства высших раков на брюшке имеются двуветвистые конечности — плеоподы. У креветок они выполняют плавательную функцию, у ротоногих раков — дыхательную. У самцов речного рака первые две пары из шести брюшных ног видоизменены в копулятивные органы, а остальные — плавательные. У самок рака первая пара ног редуцирована, а остальные ножки служат для плавания и вынашивания молоди. Последняя пара брюшных ног у большинства десятиногих имеет форму сдвоенных широких пластинок (уроподы). Вместе с уплощенным тельсоном уроподы образуют как бы пятилопастной «плавник». Подгибая и распрямляя мускулистое брюшко с «плавником» речной рак плывет задом наперед, а по дну передвигается на пяти ходильных ногах в любом направлении. У ракообразных без брюшных конечностей на конце тела обычно имеются членистые придатки тельсона — вилочка (фурка).

Хитиновые покровы многих ракообразных пропитаны карбонатом кальция, что придает им большую прочность. Между слитными отделами тела или сегментами, а также между члениками ног и придатков имеются мягкие мембраны, обеспечивающие их подвижность. Склеротизированные (уплотненные) участки сегментов образуют на спинной поверхности тергиты, на брюшной — стерниты. Тергиты нередко широкие, нависающие по бокам, как, например, у морских тараканов, мокриц. При слиянии сегментов в отделы образуется общий хитиновый панцирь на спинной стороне. Он может прикрывать голову и грудь (у речного рака, щитня), или даже все тело (дафнии, ракушковые рачки).

Боковые части этого панциря у высших раков прикрывают жабры.

В состав хитиновой кутикулы входят разнообразные пигменты, придающие ракообразным покровительственную окраску. Пигменты содержатся и в коже ракообразных — гиподерме. Имеются клетки — хроматофоры с разными пигментами. Некоторые ракообразные могут изменять окраску, что зависит от распределения пигментных зерен в хроматофорах. Если пигмент равномерно распределяется в клетке, то эта окраска и будет проявляться в покровах. И наоборот, если пигмент концентрируется в центре клетки, то эта окраска исчезает. Процесс изменения распределения пигмента в разных хроматофорах регулируется нервно-гуморальной системой. (Приложение 1)

1.2 Строение пищеварительной системы

Пищеварительная система состоит из трех отделов: переднего, среднего и заднего. Передний и задний отделы выстланы кутикулой, являющейся продолжением наружных покровов. Во время линьки выстилка этих частей кишечника тоже линяет, выходя изо рта и анального отверстия в виде двух кутикулярных трубок.

Рот расположен на брюшной стороне тела и ведет в короткий пищевод, открывающийся в желудок. Последний состоит из двух отделов: кардиального и пилорического. Кардиальный отдел желудка содержит три мощных жевательных пластинки, зазубренных по свободному краю. Они образуют так называемую желудочную мельницу, размалывающую уже частично размельченную челюстями пищу. В боковых стенках кардиального отдела имеются углубления, в которых помещаются известковые образования — жерновки. Накапливающийся в них углекислый кальций, используется во время линьки на пропитывание им нового хитинового покрова.

Пища, переработанная в кардиальном отделе желудка, поступает во второй, пилорический отдел, который снабжен сложной системой кутикулярных складок, образующих своеобразный фильтр. Он пропускает хорошо измельченную и полужидкую пищу в среднюю кишку и трубочки печени, где происходит ее окончательное переваривание и всасывание. Оставшиеся неизмельченные частицы пищи, благодаря особому строению пилорического отдела желудка, проходят прямо в заднюю кишку, минуя среднюю, и выводятся наружу через анальное отверстие на брюшной стороне тельсона. Относительная длина кишечника у ракообразных варьирует очень широко. У большинства видов наиболее длинную его часть составляет средняя кишка.

Как правило, у этих форм печень развита слабо (например, дафнии) или совсем отсутствует (циклопы). У речного рака средняя кишка очень короткая. Она составляет 1/20 длины всего кишечника и образует боковые выпячивания, увеличивающие ее всасывательную поверхность. Это один из примеров корреляции органов, когда сильное развитие печени привело к уменьшению длины физиологически близкого к ней отдела кишечника.

1.3 Строение выделительной системы

Выделительная система представлена видоизмененными метанефридиями. Они состоят из сложного извитого канала, который начинается целомическим мешочком и заканчивается иногда особым расширением — мочевым пузырем. У наиболее примитивных ракообразных выделительные железы открываются наружу у основания максилл, поэтому их называют максиллярными железами. У высших раков отверстие мочевого пузыря открывается у основания антенн, и выделительные железы называются антеннальными. У личинок ракообразных, развивающихся с метаморфозом, расположение выделительных органов обратное, а именно: у личинок высших ракообразных имеются максиллярные железы, а у личинок низших — антеннальные.

По-видимому, это объясняется тем, что первично у предков ракообразных имелись пары выделительных органов: и антеннальные, и максиллярные. В дальнейшем эволюция раков шла различными путями и привела к тому, что у высших ракообразных сохранились только антеннальные, а у низших — только максиллярные железы. Доказательством правильности этой точки зрения является наличие у некоторых примитивных ракообразных, как ракушковые, тонко-панцирные двух пар выделительных желез.

1.4 Строение дыхательной системы Дыхательная система у большинства ракообразных представлена жабрами. Они развиваются обычно на грудных, реже на брюшных (Isopoda) конечностях. У десятиногих раков, в том числе и у речного рака, жабры помещаются в особых жаберных полостях, образованных боковыми складками головогрудного щита. Жабры располагаются в три ряда. Нижний ряд расположен на протоподитах всех грудных конечностей; средний ряд — на местах прикрепления конечностей к головогруди; верхний ряд — на боковой стенке тела. В жаберных полостях постоянно циркулирует вода. Ее движение обусловлено быстрыми колебательными движениями вторых максилл и первой пары ногочелюстей. В жабрах продолжается полость тела, в которую попадает гемолимфа. Кутикула жабер очень тонкая и через нее легко происходит газообмен.

У ракообразных, перешедших к наземному существованию, имеются особые приспособления, обеспечивающие дыхание атмосферных воздухом. Так, у сухопутных крабов — это измененные в легкие жаберные полости, у мокриц конечности, пронизанные системой воздухоносных трубочек (псевдотрахей).

Многие мелкие формы (веслоногие, ракушковые и др.) лишены специальных органов дыхания и дышат всей поверхностью тела.

1.5 Строение кровеносной системы Кровеносная система, как и у прочих членистоногих, незамкнутая и находится в зависимости от развития органов дыхания. Так, например, у веслоногих и усоногих раков, которые дышат через покровы тела, кровеносная система отсутствует. У жаброногов, щитней, дафний, дышащих примитивными жабрами, имеется только сердце. Наконец, у высших десятиногих раков наряду с сердцем хорошо развита система артериальных сосудов. Например, у речного рака мешковидное сердце помещается на спинной стороне тела. Оно снабжено тремя парами щелевидных клапанов — остий и окружено околосердечной полостью — перикардием. От сердца отходят несколько крупных сосудов: головная и антеннальная артерии, задняя брюшная артерия, грудинная артерия, впадающая в поднервную артерию. Эти сосуды разветвляются на более мелкие.

При расширении сердца (даистоле) кровь поступает в него через остии из перикардия. При сокращении (систоле) сердца клапаны остий закрываются, и кровь гонится по артериальным сосудам в различные части тела. Из мелких капилляров кровь попадает в синусы миксоцеля. Отдав тканям кислород и получив углекислый газ, кровь собирается в брюшной венозный синус, откуда по приносящим сосудам направляется в жабры, а из жабер по выносящим сосудам — в перикардий.

1.6 Строение нервной системы Нервная система ракообразных напоминает нервную систему кольчатых червей. У наиболее примитивных жаброногих раков (Branchiopoda) она состоит из надглоточного и подглоточного ганглиев, окологлоточных коннектив и двух брюшных нервных стволов, ганглии которых соединены в каждом сегменте поперечными комиссурами (лестничный тип). У большинства же других ракообразных брюшные нервные стволы сблизились, их ганглии слились и образовалась брюшная нервная цепочка. Кроме того, у ряда представителей наблюдается продольная концентрация нервной цепочки и укорачивание стволов.

Это, прежде всего, связано с тем, что у членистоногих наблюдается эволюционная тенденция к олигомеризации — слиянию ганглиев из разных сегментов.

У речного рака, тело которого состоит из акрона, 18 сегментов и тельсона, имеется лишь 12 нервных узлов в цепочке: один подглоточный, пять грудных и шесть брюшных. А у циклопов и крабов все ганглии брюшной нервной цепочки сливаются в один нервный узел.

Головной мозг ракообразных состоит из парных долей протоцеребрума с гребовидными телами и дейтоцеребрума. Протоцеребрум иннервирует акрон и глаза, дейтоцеребрум — антеннулы. У некоторых раков имеется еще и третий отдел мозга — тритоцеребрум, иннервирующий антенны, а у всех остальных видов нервы к антеннам отходят от окологлоточного кольца.

В состав ганглиев у ракообразных входят еще нейросекреторные клетки, которые выделяют гормоны, поступающие в гемолимфу и влияющие на обменные процессы в организме, линьку и развитие. У некоторых раков гормоны из нейросекреторных клеток, расположенных на зрительных нервах, поступают в особую синусовую железу, а оттуда в гемолимфу. Их действие вызывает сгущение или дисперсию пигмента в хроматофорах кожи, что приводит к изменению окраски. (Приложение 2)

1.7 Строение органов чувств У ракообразных хорошо развиты органы обоняния и осязания. Они представлены чувствительными волосками, расположенными на антеннулах, антеннах и конечностях. У большинства десятиногих и мизидовых раков имеются органы равновесия — статоцисты. У первых они находятся в основании антеннул, у вторых — в основании последней пары брюшных ног.

Статоцист представляет собой глубокое впячивание покровов, снабженное чувствительными волосками и статолитами. В качестве статолита служат мелкие песчинки, которые попадают в статоцист из внешней среды. Во время линьки рака эти песчинки удаляются вместе с хитиновой выстилкой статолита, и животное набирает новый запас песчинок либо при помощи клешней, либо погружая голову в песчаный грунт.

У ракообразных встречается два типа глаз: простые, или науплиальные и сложные, или фасеточные. Простой, или науплиальный, глаз характерен прежде всего для личинки ракообразных — науплиуса. Однако у многих листоногих раков простые глаз остаются и у взрослого животного наряду с развивающимися позже сложными глазами. Наконец, у веслоногих и некоторых ракушковых непарный науплиальный глаз остается единственным органом зрения.

У высших ракообразных непарный глаз не сохраняется после метаморфоза, и они имеют только сложные, или фасеточные глаза. Фасеточный глаз состоит из множества мелких глазков, или омматидиев. Например, у речного рака их количество доходит до 3000. Омматидии тесно сближены и отделены друг от друга тонкими прослойками пигмента. Каждый омматидий состоит из сложно устроенного светопреломляющего аппарата, группы чувствительных ретинальных клеток, от которых отходят нервные окончания, и экранирующих пигментных клеток.

В отдельный омматидий попадает лишь ограниченное число световых лу-чей, которые не могут пройти из одного омматидия в другой, т.к. они отделены друг от друга пигментными клетками. Поэтому световое раздражение воспринимается только от какой-то небольшой части предмета. Из тысяч таких изображений слагается общая картина. Таким образом, зрение ракообразных носит мозаичный характер.

Сложные глаза часто сидят на особых стебельках и могут прижиматься к углублению в покровах головы. Это обеспечивает еще более широкий кругозор и в то же время служит защитным приспособлением.

1.8 Строение половой системы. Оплодотворение и размножение Громадное большинство раков раздельнополы. Нередко наблюдается половой диморфизм. Он выражен в том, что антенны или антеннулы у многих самцов превращены в хватательные органы для удержания самок. Конечности, расположенные близко к половым отверстиям превращаются в копулятивные аппараты. Самцы обычно меньше самок.

Размножаются ракообразные исключительно половым способом. У некоторых групп как щитни, ветвистоусые, имеет место партеногенез и чередование партеногенетических и обоеполых поколений.

Половые органы обычно парные. У речного рака, например, семенник хотя и непарный, но раздвоен в передней части, что указывает на его образование из двух желез. От семенника отходят парные семяпроводы, довольно длинные и извитые. Яичник речного рака в незрелом состоянии имеет внешнее сходство с семенниками, но позже в нем ясно видны довольно крупные яйцевые клетки. Яйцеводы представляют собой короткие трубки.

Оплодотворение может быть внутренним или наружным (сперматофорным). В первом случае самки имеют семяприемники, в которые вводится семенная жидкость самца. Во втором случае самцы приклеивают одетые оболочкой пакеты семенной жидкости (сперматофоры) к половым отверстиям самки. И когда самка откладывает яйца, выделяющийся с ним секрет растворяет сперматофор и происходит оплодотворение.

Большинство раков обнаруживает заботу о потомстве вынашивая яйца, прикрепленными либо к половым отверстиям (яйцевые мешки яйцеводов), либо к конечностям брюшка (десятиногие раки).

Плодовитость ракообразных весьма различна. Самка речного рака откладывает около 200 яиц, омара — до 90 000 яиц, а у промыслового краба (Callinectes sapidus) число яиц на брюшных ножках самки достигает 2 000 000.

Развитие оплодотворенных яиц может быть прямое или с метаморфозом.

Прямое развитие свойственно некоторым дафниям, мизидовым и речному раку. Развитие с метаморфозом характерно, например, для жаброногих, веслоногих, усоногих, некоторых креветок и других групп. У них из яйца выходит личинка науплиус, которая затем превращается в метануплиус. Для веслоногих характерна еще третья личиночная стадия — копепоидная.

ракообразный животное экосистема промысел

Глава II. Роль ракообразных в экосистеме Ракообразные играют важную роль в цепях питания в водных экосистемах. Они составляют основу пищи для рыб и других животных. Даже такие крупные морские животные, как беззубые киты, питаются мелкими рачками, которых выцеживают из воды в огромном количестве.

Органическое вещество в водоемах создается главным образом за счет жизнедеятельности микроскопических водорослей. Ракообразные поедают эти водоросли и сами, в свою очередь, поедаются рыбами. Они выступают в качестве посредников, делающих создаваемое в водоемах органическое вещество доступным для рыб.

Они поедают трупы погибших животных, а также их экскременты, препятствуя, таким образом, загрязнению воды продуктами разложения органического вещества. Мокрицы перерабатывают растительный материал, обогащая почву органическими веществами, улучшают ее структуру и, благодаря этому способствуют повышению ее плодородия.

Многие мелкие ракообразные питаются фильтрационным способом, т. е. отцеживают грудными конечностями пищевую взвесь. Благодаря их пищевой деятельности осветляется природная вода и улучшается ее качество.

Важная роль ракообразных в биологической очистке вод. Они представляют одну из самых многочисленных групп биофильтраторов и детритофагов, поэтому их часто используют как биоиндикаторы и биомониторы в различных водных системах. Одной из причин этого является то, что они являются успешной группой организмов, распространенной в различных средах, включая морские, наземные и пресноводные экосистемы. Наиболее удобны для биоиндикации состояния экосистем речной рак и планктонные ракообразные.

Таким образом, ракообразные — интересные кандидаты для сравнительных исследований. Некоторые из характеристик ракообразных, особенно касающиеся стратегии воспроизводства, могут быть очень важны для интерпретации данных биоиндикаторных исследований, в которых используются эти организмы.

В качестве биоиндикаторов и биомониторов используются в основном пресноводные виды. Изобилие и разнообразие бентосных форм ракообразных может использоваться как биоиндикатор ионного состава, физических параметров и пригодности среды в пресных экосистемах.

Глава III. Применение ракообразных в качестве биоиндикаторов в водной среде (на примере Daphnia magna Straus)

Охрана водоемов представляет собой многогранную проблему, решением которой занимается широкий круг ученых, инженерно-технических работников практически всех специальностей. Их усилия направлены на повышение эффективности мер по охране водоемов за счет освоения ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологических процессов, а также комплексного использования водных ресурсов.

В связи с этим, исследования в области использования водных тест-организмов в народном хозяйстве являются актуальными и перспективными. В качестве тест-организмов выбирают обычно такие виды, которые, обладая чувствительностью к загрязнению, играют значительную роль в экосистеме, являясь важным звеном в трофической сети и формируя качество среды обитания. Daphnia magna Straus (класс ракообразные) — организмы, у которых широко используются по отдельности следующие свойства: индикаторная — в биотестировании, кормовая ценность — в рыбоводстве, фильтрационный способ питания — в процессах очистки вод.

Изучение проявлений индикационных свойств Daphnia magna позволило определить ряд сточных вод, где возможно как осуществление их средообразующей функции, так и выращивание дафний для кормовых целей. Внедрение в практику таких технологий, где используются различные свойства гидробионтов, позволит сделать охрану окружающей среды не затратной, а выгодной.

При оценке качества природных вод методами токсикологического анализа индикационные свойства D. magna проявляются, прежде всего, в изменении показателя — физиологическое состояние, который необходимо использовать в качестве приоритетного.

Экспериментально выявлены новые специфические реакции дафний на действие высокой рекреационной нагрузки на водоем — поражение дафний грибком; на действие сточных вод машиностроительного комплекса — всплытие и прикрепление дафний к поверхностной пленке воды.

Средообразующая деятельность D. magna в сточных водах вторичного отстойника биологических городских сооружений улучшает качество очистки по бактериологическому показателю: количество общих колиформных бактерий за 2 суток снижается на 100%. На сточных водах из вторичного отстойника городских очистных сооружений возможно получение «живого корма» — культуры D. magna, которая не обладает токсичностью.

При введении культуры D. magna в технологический процесс очистки сточных вод на стадии вторичного отстойника возможно использование ее индикационных свойств для оценки качества сточных вод по изменению их физиологического состояния, средообразующей функции — для улучшения качества сточных вод по бактериологическому показателю и трофической роли для получения добавочного продукта — «живого корма».

При изучении средообразующей функции и трофической роли D. magna выявлено улучшение на 46% качества сточных вод пищевого производства по показателю ХПК и обеззараживание сточных вод после биологической очистки в результате жизнедеятельности дафний.

Таким образом, высшие ракообразные играют существенную роль в биологических процессах водоемов вообще, и в трансформации первичных продуцентов в ценную кормовую для рыб и водоплавающих птиц продукцию, в частности. Кроме как ценный кормовой объект для водных животных, они служат мощными биофильтрами питьевой и технической воды, что имеет неоценимое значение в процессах самоочищения, особенно в настоящий период антропогенного эвтрофирования и загрязнения водоемов.

Будучи исключительно чувствительными к загрязнению окружающей среды, многие из высших раков служат отличными биоиндикаторами сапробности вод. В научно-теоретическом отношении, высшие ракообразные имеют большое значение для изучения вопросов палеонтологии, биогеографии и эволюции ракообразных.

Глава IV. Практическое применение ракообразных Многие ракообразные непосредственно используются человеком в качестве высокоценного пищевого продукта. Во многих странах развит промысел креветок, крабов, омаров, лангустов и некоторых других съедобных видов. В последнее время проводятся успешные опыты использования морских планктонных ракообразных для добывания витаминов, жиров и других важных веществ. На рыбоводных заводах разводятся некоторые виды ракообразных, необходимые для кормления молодых рыб.

Крупные ракообразные занимают второе место по промысловому значению. Примером могут служить такие ракообразные, как омары, крабы, лангусты, креветки, речные раки.

В отличие от использования моллюсков, промышленность морских ракообразных ограничивается потреблением только их мяса. Использование отходов промысла (главным образом хитиновых панцирей) в качестве технического сырья большого развития не получило. В США из панцирей ракообразных изготовляется кормовая мука для птицы, в США и Японии делались попытки переработки хитина ракообразных в материал, подобный шёлку.

Наибольшее промысловое значение среди ракообразных имеют креветки и крабы. Им значительно уступают омары и лангуст. Мировой улов креветок (виды родов Crangon, Penaeus, Parapenaeu Sy Pandalus, Pandalopsis, Palaeton, Leander и др.) превышает 1,5 млн. ц, 2/3 этой добычи приходится на Атлантический океан.

Мировой крабовый промысел немного уступает креветочному, даёт около 1,4 млн. ц в год, причём около 2/3 его сосредоточено в Тихом океане и базируется на так называемом «камчатском» крабе. Омара (Homarus vulgars и Н. americanus) добывается около 300 тыс. ц, лангуста (Palinurus iulgaris) около 10 тыс. ц. Примерно таковы же размеры промысла «норвежского» омара (Nephrops noriegicus) и «колючего» омара (Palinurus аrgus и P. interruptus).

В советское время очень большое развитие получил и наш краболовный промысел, в связи, с чем японский промысел в наших водах стал сокращаться, а после второй мировой войны и совсем прекратился.

Основным районом нашего развивающегося бурным темпом краболовного промысла является западное побережье Камчатки. Но вследствие интенсивного промысла и медленного роста крабов, а также позднего наступления половозрелости, были сильно подорваны запасы камчатского краба. Восстановление краба идет с большим трудом. Немаловажное значение имеет ухудшающаяся экологическая обстановка. Необходимы мероприятия по ограничению вылова краба и восстановлению водных пространств до состояния, пригодного к жизни и воспроизведению популяции камчатского краба.

Краболовный промысел происходит либо у берега с малых судов, либо вдали от побережий с очень больших плавучих крабоконсервных заводов — краболовов, имеющих тоннаж в несколько десятков тысяч тонн. Краболов несёт на палубе до десятка мелких моторных судов, так называемых кавасаки, спускаемых во время промысла на воду. С кавасак выставляются ставные придонные сети на глубине нескольких десятков метров. Запутавшиеся в крупных ячеях сетей крабы вылавливаются и перерабатываются на краболове. В консервы поступают только мягкие части ног, туловище же не используется. В каждую банку мясо краба идёт согласно требованиям стандарта, в строго определённом соотношении видов и кусков по точному контрольному весу.

Наш креветочный промысел развит ещё очень слабо. В западной части Баренцова моря его основой могла бы быть встречающаяся здесь в больших массах креветка Pandalus borealis.

В Чёрном море лишь в слабой степени используется довольно большая сырьевая база креветок рода Leander. Возможен промысел этих же креветок и в Каспийском море, где они после акклиматизации в 1930;1931 гг. весьма сильно размножились. Особенно велики запасы креветок (роды Pandalus и Sclerocrangon) в наших дальневосточных морях. Но и здесь они используются пока в очень малой степени, и креветочный промысел даёт всего несколько десятков тысяч центнеров, а мог бы быть увеличен в десятки раз.

Креветок промышляют в море тралами различных конструкций и неводами; существует и специальный креветочный трал. Крабов ловят ставными сетями, драгами и сачками, омаров и лангустов — ловушками из сетки или ивовых прутьев.

Разные виды ракообразных готовят самыми разнообразными способами. Мясо ракообразных отличает высокая белковая ценность и относительно малая калорийность. Они богаты фосфором, железом и кальцием, довольно много в них витаминов В2 и РР. Мясо крабов, кальмаров, креветок снижает опасность образования тромбов в кровеносных сосудах; полезны они и при малокровии.

Рассмотрены актуальные вопросы комплексной технологии хитина и хитозана из панциря промысловых ракообразных и перспективных видов хитинсодержащего сырья. Комплексный подход к переработке панциря ракообразных предполагает полное использование всех его компонентов, экологическую безопасность технологий в сочетании с экономической целесообразностью, максимальное сохранение природных свойств полисахаридов и белков, а также универсальность для крабов дальневосточных промысловых и акклиматизированного в Баренцевом море камчатского краба, антарктического криля и рачков-бокоплавов, северной розовой креветки и речных раков.

Например, учёные из университета штата Мэриленд в Балтиморе (University of Maryland in Baltimore) считают, что вторую «жизнь» ракообразным можно организовать при помощи несложного химического процесса: из хитина получить хитозан, то есть очистить от примесей и выделить N-ацетил-D-глюкосамин. Исследователей огорчает, что масса богатого хитином сырья идёт на выброс — особенно в Азиатских странах, где люди частенько питаются дарами моря, поэтому они давно стремятся найти останкам ракообразных достойное применение. Между тем, пищевые добавки на основе хитозана существуют уже давно — считается, что он является оружием в борьбе с лишним весом, но научно это не доказано. Хитин и хитозан — это полисахариды, состоящие из цепочек сахарных молекул, родственных целлюлозе и крахмалу. Учёные растворили хитозан в кислоте и использовали естественный фермент тирозиназа, чтобы добавить в цепочку молекулу называемую катехин. В результате хитозан, состоящий теперь на 0,5% из полимера, стал вязким, как гель.

А также при помощи химических ферментов вещество, полученное из хитинового покрова и раковин даров моря, можно использовать при производстве лакокрасочных изделий, косметики и продуктов питания.

Ракообразные являются не только объектами промысла, но и вредителями. Многие бокоплавы (Amphipcda) и некоторые равноногие ракообразные (Isopoda) объедают сети и попавшую в них рыбу. В Западной Европе, особенно в Германии, настоящим бедствием для рыбного промысла является недавно (в 1912 г.) попавший в европейские воды из китайских морей так называемый китайский, или мохнатоногий, краб (Eriocheir sinensis).

Некоторые ракообразные из отрядов амфипод и изопод причиняют значительный вред, разрушая находящуюся в воде древесину. Кроме ракообразных, из других членистоногих небольшое промысловое значение в тропических морях имеют так называемые мечехвосты (кл. Xiphosura). Довольно крупные, необычного вида (рис. 152), мечехвосты употребляются в пищу местными народами. Их вылавливают в количестве 14−15 тыс. ц ежегодно.

Ракообразные Vargula, обитающие в водах Японии, являются типичным примером внеклеточной люминесценции. Эти животные выделяют раздельно (из разных желез) люциферин и люциферазу, и в воде в результате их взаимодействия возникает люминесценция. Во время Второй мировой войны японцы использовали сухих рачков как слабые источники света на позициях. Раздавливая нескольких таких рачков в руке и смачивая их слюной, они получали свечение, достаточное для чтения карт и донесений, но незаметное для противника. Высушенные рачки применялись также для получения люциферазы и люциферина в очищенном виде.

На сегодняшний день в России фактически единственными пищевыми беспозвоночными внутренних пресноводных водоемов все-таки остаются речные раки, которые рассматриваются как национальное богатство страны. Так как, с практической точки зрения эти беспозвоночные являются высокоценным пищевым продуктом; имеют экономическое значение, как предмет промысла и торговли. Они представляют ценность как природный ресурс, имеющий восстановительно-санитарное значение для водной среды обитания.

Наряду с положительным существует и отрицательное значение этого класса для человека. Например:

— из-за паразитического образа жизни, карповая вошь является кожным паразитом карповых рыб. Многие жаброногие раки, например щитень, при массовом развитии наносят ощутимый урон молоди рыб, выращиваемой в прудовых хозяйствах.

— сидячие формы ракообразных, прикрепляясь к днищу судов, снижают их скорость и увеличивают расход ГСМ.

— хитиновые панцири ракообразных могут аккумулировать различные канцерогенные и ядовитые вещества, которые при потреблении вызывают заболевания.

Заключение

Рассмотрев необходимую литературу по данному вопросу можно сделать несколько выводов.

Во-первых, класс ракообразных, как и другие классы типа Членистоногих, многообразен своими представителями, имеет свои особенности внутреннего и внешнего строения.

Во-вторых, многие виды класса ракообразных используется человеком в качестве пищевого продукта, поэтому крупные ракообразные занимают второе место по промысловому значению. Но следует следить за количеством добываемых беспозвоночных, так как многие представители этого класса занесены в Красную Книгу (3 вида: рак-богомол, крабоид Дерюгина и японский краб) и находятся на гране вымирания.

В-третьих, из-за наличия хитинового покрова у ракообразных, их можно использовать и в производстве лакокрасочных изделий и косметики.

В-четвертых, наиболее важное значение класс ракообразных имеет для водных экосистем, потому что, являясь биофильтраторами, они очищают воду от трупов погибших животных и их экскрементов, а также состоят в цепочке питания водных и наземных животных.

В-пятых, большое количество ракообразных используют в качестве биоиндикаторов, что способствует выявлению ряда свойств сточных вод, а при этом возможность разрабатывать проекты по малоотходным и безотходным технологическим проектам.

Таким образом, можно сказать о том, что роль ракообразных в природе и для человека огромна, но необходимо бережно и разумно относиться к этому классу, также, как и другим.

Список используемой литературы

1. Бубнова Т. В., Зоология беспозвоночных: учебно-методический комплекс (для студентов, обучающихся по специальности 50 102 «Биология» квалификация учитель биологии). — Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2010. — 223с.

2. Быховский Б. Е. Зоология. Учебник для 6−7 классов средней школы. — М.: «Просвещение», 1985.

3. Догель В. А. Зоология беспозвоночных. — М.: Высш. школа, 1981. — 606 с.

Приложение 1

Строение речного рака: 1 — глаз; 2 — желудок; 3 — кровеносный сосуд, несущий кровь к голове; 4 — яичник; 5 — сердце; б — кровеносный сосуд брюшка; 7—часть брюшной нервной цепочки; 8 — мышцы брюшка; 9 — жабры; 10 — пищеварительная железа.

Конечности речного рака: 1 —короткий усик; 2— длинный усик; 3 — верхние челюсти; 4 — нижние челюсти; 5 — ногочелюсти; б — ходильные ноги; 7—брюшные конечности; 8—хвостовой плавник.

Приложение 2

Строение пищеварительной, выделительной, нервной систем ракообразных