Как дождевой червь ползёт без ног

Дождевой червь перемещается, последовательно меняя длину и толщину участков тела. Мышцы работают вместе с жидкостью внутри сегментов, а контакт с поверхностью позволяет одним участкам служить опорой, пока другие движутся. Поэтому отсутствие ног не означает, что червь просто скользит целиком как мягкая верёвка.

Чем мягкое тело заменяет жёсткую опору

В стенке тела есть мышцы, а внутри его сегментов — заполненная жидкостью полость. Такую систему называют гидростатическим скелетом: опору и передачу силы обеспечивает взаимодействие давления жидкости с окружающей стенкой. Здесь слово «скелет» не означает спрятанные кости.

Жидкость трудно сжать, зато окружающий участок может изменить форму. Если он становится тоньше, то удлиняется; если укорачивается, то расширяется. Поэтому сокращение мышц превращается в направленное изменение размеров, а не только в смятие мягкого тела.

Соседние сегменты разделены внутренними перегородками. Они во многом ограничивают перемещение жидкости между участками, позволяя менять форму отдельных частей. Это не один свободно переливающийся водяной мешок. Но и представление о множестве совершенно независимых герметичных бутылочек было бы слишком грубым: сегменты остаются частями общего тела.

Как по телу проходит волна

Кольцевые мышцы охватывают тело поперёк, а продольные идут вдоль него. Сокращение кольцевых мышц делает участок тоньше и длиннее. Работа продольных мышц укорачивает и утолщает его. При движении вперёд эти изменения следуют друг за другом, а волна сокращений проходит от переднего конца к заднему.

Такую последовательность называют перистальтикой. Направление волны и направление перемещения червя различаются: волна идёт назад по телу, хотя животное продвигается вперёд. Видимое сужение — не отдельная часть, бегущая внутри червя, а смена состояния соседних участков.

В работе 1969 года движения сопоставляли с непрерывной записью внутреннего давления и киносъёмкой. Во время удлинения регистрировали отдельный импульс давления. Укорочение не всегда сопровождалось таким же результатом. Значит, нельзя считать давление одинаковым на всём протяжении движения.

Откуда берётся опора на поверхность

Одной смены длины недостаточно: если всё тело свободно сдвигалось бы назад, продвижение уменьшалось бы. Более короткие и толстые участки контактируют с поверхностью и служат временной опорой. У дождевых червей есть мелкие щетинки; в том же исследовании регистрировали время их выдвижения и обратное проскальзывание опорных участков.

Щетинки не превращают червя в животное с крошечными суставчатыми ногами. Это детали контакта, работающие вместе с позой тела. Опора также не означает абсолютного приклеивания: наблюдаемое проскальзывание важно для понимания реального перемещения, а не только идеальной схемы.

Почему скорость меняется

Исследование 1999 года сравнивало ползание червей одного вида и разного размера. Скорость различалась как между животными, так и у одного животного. Более быстрое движение достигалось прежде всего увеличением продвижения за цикл, а также изменением частоты циклов и времени опоры.

В среднем крупные черви двигались быстрее в абсолютных единицах. Но это не правило, по которому любой длинный червь обязательно обгонит короткого. Размер, последовательность деформаций и работа опорных участков относятся к разным характеристикам движения. По общей длине нельзя заранее восстановить весь цикл конкретной особи.

Что различимо при обычном наблюдении

Можно заметить, как соседние участки становятся то вытянутыми, то более короткими и толстыми. Для этого полезнее смотреть последовательность движений, чем один неподвижный кадр. Фотография показывает форму в выбранный момент, но не направление проходящей волны, давление жидкости или скорость.

На иллюстрации показан целый дождевой червь на влажной почве. Его внешние кольца видны, однако внутренние перегородки и мышцы не изображены. Удерживать или растягивать животное для объяснения не требуется: изменение формы и чередование опоры достаточно описывают основной принцип ползания.