Рисунок: Строение пресноводной гидры. Лучевая симетрия гидры
Среда обитания, особенности строения и жизнедеятельности пресноводного полипа гидры
В озерах, речках или прудах с чистой, прозрачной водой на стеблях водных растений встречается маленькое полупрозрачное животное - полип гидра ("полип" означает "многоног"). Это прикрепленное или малоподвижное кишечнополостное животное с многочисленными щупальцами . Тело обыкновенной гидры имеет почти правильную цилиндрическую форму. На одном конце находится рот , окруженный венчиком из 5-12 тонких длинных щупалец, другой конец вытянут в виде стебелька с подошвой на конце. При помощи подошвы гидра прикрепляется к различным подводным предметам. Тело гидры вместе со стебельком обычно длиной до 7 мм, зато щупальца способны вытягиваться на несколько сантиметров.
Лучевая симметрия гидры
Если вдоль тела гидры провести воображаемую ось, то ее щупальца будут расходиться от этой оси во все стороны, как лучи от источника света. Свешиваясь вниз с какого-нибудь водного растения, гидра постоянно покачивается и медленно водит щупальцами, подстерегая добычу. Так как жертва может появиться с любой стороны, лучеобразно расставленные щупальца лучше всего соответствуют такому способу охоты.
Лучевая симметрия характерна, как правило, для животных, ведущих прикпрепленный образ жизни.
Кишечная полость гидры
Тело гидры имеет вид мешочка, стенки которого состоят из двух слоев клеток - наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы). Внутри тела гидры имеется кишечная полость (отсюда и название типа - кишечнополостные).
Наружный слой клеток гидры - эктодерма
Рисунок: строение наружного слоя клеток - эктодермы гидры
Наружный слой клеток гидры называется - эктодерма
. Под микроскопом в наружном слое гидры - эктодерме - видно несколько разновидностей клеток. Больше всего здесь кожно-мускулъных. Соприкасаясь боковыми сторонами, эти клетки создают покров гидры. В основании каждой такой клетки есть сократимое мускульное волоконце, играющее важную роль при движении животного. Когда волоконца всех кожно-мускульных
клеток сокращаются, тело гидры сжимается. Если сокращаются волоконца только на одной стороне тела, то в эту сторону гидра и нагибается. Благодаря работе мускульных волоконец гидра может медленно передвигаться с места на место, поочередно "ступая" то подошвой, то щупальцами. Такое движение можно сравнить с медленным кувырканием через голову.
В наружном слое расположены и нервные клетки
. Они имеют звездообразную форму, так как снабжены длинными отростками.
Отростки соседних нервных клеток соприкасаются между собой и образуютнервное сплетение
, охватывающее все тело гидры. Часть отростков подходит к кожно-мускульным клеткам.
Раздражимость и рефлексы гидры
Гидра способна ощущать прикосновения, изменение температуры, появление в воде различных растворенных веществ и другие раздражения. От этого ее нервные клетки возбуждаются. Если к гидре прикоснуться тонкой иглой, то возбуждение от раздражения одной из нервных клеток передается по отросткам другим нервным клеткам, а от них - к кожно-мускульным клеткам. Это вызывает сокращение мускульных волоконец, и гидра сжимается в комочек.
Рисунок: раздражимость гидры
На этом примере мы знакомимся со сложным явлением в организме животного - рефлексом . Рефлекс состоит из трех последовательных этапов:восприятия раздражения , передачи возбуждения от этого раздражения по нервным клеткам и ответной реакции организма каким-либо действием. В связи с простотой организации гидры ее рефлексы очень однообразны. В дальнейшем мы ознакомимся с гораздо более сложными рефлексами у более высокоорганизованных животных.
Стрекательные клетки гидры
Рисунок: строкательные или крапивные клетки гидры
Все тело гидры и особенно ее щупальца усажены большим количествомстрекательных , или крапивных клеток. Каждая из этих клеток имеет сложное строение. Кроме цитоплазмы и ядра в ней заключена пузыревидная стрекательная капсула, внутри которой свернута тонкая трубочка -стрекательная нить . Наружу из клетки торчит чувствительный волосок . Как только рачок, малек рыбы или другое маленькое животное коснется чувствительного волоска, стрекательная нить стремительно распрямляется, ее конец выбрасьшается наружу и вонзается в жертву. По каналу, проходящему внутри нити, из стрекательной капсулы в тело добычи попадает яд, вызывающий гибель мелких животных. Как правило, выстреливает сразу много стрекательных клеток. Затем гидра щупальцами подтягивает добычу ко рту и заглатывает. Стрекательные клетки служат гидре также и для защиты. Рыбы и водные насекомые не едят гидр, обжигающих врагов. Яд из капсул по своему действию на организм крупных животных напоминает яд крапивы.
Внутренний слой клеток - энтодерма гидры
Рисунок: строение внутреннего слоя клеток - энтодермы гидры
Внутренний слой клеток - энтодерм
а. Клетки внутреннего слоя - энтодермы - имеют сократимые мускульные волоконца, но основная роль этих клеток - переваривание пищи. Они выделяют в кишечную полость пищеварительный сок, под влиянием которого добыча гидры размягчается и распадается на мелкие частицы. Часть клеток внутреннего слоя снабжена несколькими длинными жгутиками (как у жгутиковых простейших). Жгутики находятся в постоянном движении и подгребают частицы к клеткам. Клетки внутреннего слоя способны выпускать ложноножки (как у амебы) и захватывать ими пищу. Дальнейшее пищеварение происходит внутри клетки, в вакуолях (как у простейших). Непереваренные остатки пищи выбрасьшаются наружу через рот.
Особых органов дыхания у гидры нет, растворенный в воде кислород проникает в гидру через всю поверхность ее тела.
Регенерация гидры
В наружном слое тела гидры имеются также очень маленькие округлые клетки с крупными ядрами. Эти клетки называют промежуточными
. Они играют в жизни гидры очень важную роль. При всяком повреждении тела промежуточные клетки, расположенные вблизи от ран, начинают усиленно расти. Из них образуются кожно-мускульные, нервные и другие клетки, и раненое место быстро зарастает.
Если разрезать гидру поперек, то на одной из ее половинок вырастают щупальца и появляется рот, а на другой возникает стебелек. Получаются две гидры.
Процесс восстановления утраченных или поврежденных частей тела называют регенерацией
. У гидры способность к регенерации развита очень сильно.
Регенерация в той или иной степени характерна также для остальных животных и человека. Так, у дождевых червей возможна регенерация целого организма из их частей, у земноводных (лягушки, тритоны) могут восстанавливаться целые конечности, разные части глаза, хвост и внутренние органы. У человека при порезе восстанавливается кожа.
Размножение гидры
Бесполое размножение гидры почкованием
Рисунок: бесполое размножение гидры почкованием
Гидра размножается бесполым и половым способами. Летом на теле гидры появляется маленький бугорок — выпячивание стенки ее тела. Бугорок этот растет, вытягивается. На его конце появляются щупальца, а между ними прорывается рот. Так развивается молодая гидра, которая первое время остается соединенной с материнской при помощи стебелька. Внешне все это напоминает развитие побега растения из почки (отсюда и название этого явления - почкование ). Когда маленькая гидра подрастет, она отделяется от материнского организма и начинает жить самостоятельно.
Половое размножение гидры
К осени, с наступлением неблагоприятных условий, гидры гибнут, но перед этим в их теле развиваются половые клетки. Различают два вида половых клеток: яйцевые , или женские, и сперматозоиды , или мужские половые клетки. Сперматозоиды похожи на жгутиковых простейших. Они покидают тело гидры и плавают с помощью длинного жгутика.
Рисунок: половое размножение гидры
Яйцевая клетка гидры похожа на амебу, имеет ложноножки. Сперматозоид подплывает к гидре с яйцевой клеткой и проникает внутрь ее, и ядра обеих половых клеток сливаются. Происходит оплодотворение
. После этого ложноножки втягиваются, клетка округляется, на ее поверхности выделяется толстая оболочка — образуется яйцо
. В конце осени гидра погибает, а яйцо остается живым и попадает на дно. Весной оплодотворенное яйцо начинает делиться, образующиеся клетки располагаются в два слоя. Из них развивается маленькая гидра, которая с наступлением теплой погоды выходит наружу через разрыв оболочки яйца.
Таким образом, многоклеточное животное гидра в начале своей жизни состоит из одной клетки — яйца.
К классу гидроидных относят беспозвоночных водных стрекающих животных. В их жизненном цикле зачастую присутствуют, сменяя друг друга, две формы: полип и медуза. Гидроидные могут собираться в колонии, но нередки и одиночные особи. Обнаруживают следы гидроидных даже в докембрийских слоях, однако из-за крайней непрочности их тел поиск весьма затруднен.
Яркий представитель гидроидных - пресноводная гидра , одиночный полип. Ее тело имеет подошву, стебелек и длинные относительно стебелька щупальца. Передвигается она, словно художественная гимнастка, - при каждом шаге делает мостик и кувыркается через «голову». Гидра повсеместно используется в лабораторных опытах, ее способность к регенерации и высокая активность стволовых клеток, обеспечивающая «вечную молодость» полипу, подтолкнула немецких ученых к поиску и изучению «гена бессмертия».
Типы клеток гидры
1. Эпителиально-мускульные клетки формируют внешние покровы, то есть являются основой эктодермы . Функция этих клеток - сокращать тело гидры или делать его длиннее, для этого они имеют мускульное волоконце.
2. Пищеварительно-мускульные клетки расположены в энтодерме . Они приспособлены к фагоцитозу, захватывают и перемешивают частички пищи, попавшие в гастральную полость, для чего каждая клетка снабжена несколькими жгутиками. В целом жгутики и ложноножки помогают пище проникать из кишечной полости в цитоплазму клеток гидры. Таким образом, пищеварение у нее идет двумя способами: внутриполостным (для этого там есть набор ферментов) и внутриклеточным.
3. Стрекательные клетки расположены в первую очередь на щупальцах. Они многофункциональны. Во-первых, гидра с их помощью защищается - рыба, желающая съесть гидру, обжигается ядом и бросает ее. Во-вторых, гидра парализует захваченную щупальцами добычу. В стрекательной клетке содержится капсулка с ядовитой стрекательной нитью, снаружи расположен чувствительный волосок, который после раздражения дает сигнал к «выстрелу». Жизнь стрекательной клетки скоротечна: после «выстрела» нитью она гибнет.
4. Нервные клетки , вместе с отростками похожими на звезды, лежат в эктодерме , под слоем эпителиально-мускульных клеток. Самая большая концентрация их у подошвы и щупалец. При любом воздействии гидра реагирует, что является безусловным рефлексом. Есть у полипа и такое свойство как раздражимость. Вспомним также, что «зонтик» медузы окаймлен скоплением нервных клеток, а в теле находятся ганглии.
5. Железистые клетки выделяют клейкое вещество. Находятся они в энтодерме и способствуют перевариванию пищи.
6. Промежуточные клетки - круглые, очень маленькие и недифференцированные - лежат в эктодерме . Эти стволовые клетки бесконечно делятся, способны превращаться в любые другие, соматические (кроме эпителиально-мускульных) или половые и обеспечивают регенерацию гидры. Встречаются гидры, не имеющие промежуточных клеток (следовательно, стрекательных, нервных и половых), способные к бесполому размножению.
7. Половые клетки развиваются в эктодерме . Яйцеклетка пресноводной гидры снабжена ложноножками, которыми она захватывает соседние клетки вместе с их питательными веществами. Среди гидр встречается гермафродитизм , когда яйцеклетки и сперматозоиды формируются у одной особи, но в разное время.
Прочие особенности пресноводной гидры
1. Дыхательной системы гидры не имеют, дышат они всей поверхностью тела.
2. Кровеносная система не сформирована.
3. Пищей для гидр служат личинки водных насекомых, разнообразные мелкие беспозвоночные, рачки (дафнии, циклопы). Непереваренные остатки пищи, как и у других кишечнополостных, удаляются обратно через ротовое отверстие.
4. Гидра способна к регенерации , за которую отвечают промежуточные клетки. Даже изрезанная на фрагменты, гидра достраивает необходимые органы и превращается в нескольких новых особей.
71. Охарактеризуем Кишечнополостных.
Многочисленный тип водных многоклеточных свободноживущих и сидячих животных. Это двухслойные, имеющие лучевую симметрию животные, с мешковидным телом, окруженным щупальцами. В нем имеется пищеварительная полость. В строении наблюдается дифференциация клеток.
72. Зарисуем схему внешнего строения гидры.
73. Подпишем слои тела гидры и их клетки.
I. Энтодерма
II. Базальная мембрана
III. Эктодерма
1. Железистая клетка
2. Эпителиально-мускульная клетка
3. Стрекательная клетка
4. промежуточная клетка
5. Чувствительная клетка
74. Напишем о строении и функции стрекательных клеток.
Распределены по всей эктодерме, но особенно много их на щупальцах и вокруг рта. Стрекательная клетка имеет капсулу, похожую на пузырек, внутри которой находится свернутая спирально полая нить. На поверхности клетка расположен чувствительный шипик. В ответ на раздражение выбрасывается обжигающее или ядовитое содержимое. Стрекательные клетки служат для защиты.
75. Опишем процессы питания и пищеварения гидры.
Стрекательные нити опутывают добычу и парализуют ее. Затем гидра захватывает её щупальцами и направляет в ротовое отверстие. Проглоченная пища попадает в пищеварительную полость. Предварительно пища обрабатывается ферментами и измельчается в пищеварительной полости. Затем пищевые частицы фагоцитируются эпителиально-мускульными клетками и в них перевариваются.
76. Опишем процесс почкования гидры.
На теле гидры есть почки, которые, отрастая, образуют ротовое отверстие на переднем конце тела. Почка перешнуровывается у основания, отпадает и начинает самостоятельную жизнь. Часто процесс протекает так быстро, что до момента отпадания на почке успевают образоваться еще несколько новых отростков.
77. Подпишем основные стадии полового размножения гидры.
78. Напишем ответ о значении кишечнополостных.
Регулируют численность мелких животных в природе, участвуя в пищевых цепочках;
Используются в деятельности человека в виде коралловых рифов;
Корнероты употребляются в пищу;
Применяются в изготовлении украшений.
79. Выполним лабораторную работу.
1. Напишем размеры, форма, окраску тела.
Небольшие размеры до 2 см; тело гидры в форме продолговатого мешочка цилиндрической формы; травянисто-зеленый полупрозрачный цвет.
2. Подпишем основные части тела гидры.
3. Укажем количество щупалец.
5-12 щупалец
4. Опишем особенности реакции гидры.
Гидра способна ощущать прикосновения, изменения температуры, появление в воде других различных веществ и другие раздражения. От этого её нервные клетки возбуждаются. Если к гидре прикоснуться иглой, то по отросткам раздражение перейдет к другим нервным клеткам, а от них к кожно-мускульным клеткам. Это вызывает сокращение мускульных волоконец, а гидра сжимается в комочек.
Происходят в одной клетке. В теле гидры и всех других многоклеточных животных разные группы клеток имеют различное значение или, как ещё говорят, различные функции.
Строение
Строение гидры может быть различно, из-за клеток которые выполняют разные функции. Группы клеток, имеющих одинаковое строение и выполняющих определённую функцию в жизни животного, носят название тканей. В теле гидры развиты такие ткани, как покровная, мышечная и нервная. Однако эти ткани не образуют в её теле тех сложных органов, которые имеются у других многоклеточных животных. Таким образом, гидра представляет собой низшее, то есть наиболее простое по своему строению многоклеточное животное.
У червей и других животных более сложных, чем пресноводная гидра, из тканей образуются органы. Из органов, выполняющих общую функцию в жизни животного, в теле животных образуются системы органов (например, нервная система, кровеносная система и др.). У гидры систем органов нет. Размножение гидры происходит двумя способами: половым и бесполым.
Крапивные клетки
Чтобы понять, почему дафнии , прикоснувшись к щупальцам пресноводной гидры, парализуются, необходимо рассмотреть строение щупальца под микроскопом. Вся поверхность щупальца покрыта крошечными узловатыми бугорками. Это особые клетки, имеющие вид пузырьков. Такие клетки есть и на краях тела гидры, но больше всего их на щупальцах. В пузырьках находятся тонкие нити с остриями на концах, торчащими наружу. Когда добыча коснется тела гидры, нити, в спокойном состоянии свернутые в виде спирали, внезапно выбрасываются наружу из своих пузырьков и, как стрелы, вонзаются в тело добычи. При этом из пузырька изливается в ранку капелька яда, парализующего жертву. Сравнительно толстую кожу человека и крупных животных гидра поразить не может. Но в морях живут родственные гидре животные – морские медузы. Крупные медузы могут причинить сильный ожог и человеку. Они обжигают кожу, как крапива. Поэтому эти клетки называются крапивными клетками, а нити – крапивными нитями. Крапивные клетки гидры не только орган нападения на добычу, но и орган защиты.
Мышечные клетки
Некоторые клетки наружного слоя тела гидры с внутренней стороны продолжены узкими мышечными отростками. Эти отростки расположены вдоль тела гидры. Они способны сокращаться. Быстрое сжимание гидры в маленький комочек в ответ на раздражение происходит именно благодаря сокращению этих мышечных отростков. Клетки с такими отростками называются покровно-мышечными. В жизни гидры они играют такую же роль, как у человека мышцы. Таким образом, наружные клетки гидры защищают ее и помогают ей передвигаться.
Нервные клетки
Гидра воспринимает раздражения чувствительными клетками, расположенными в эктодерме (наружном слое). Передаются эти раздражения через нервные клетки, находящиеся в покровном слое, ближе к основанию покровно-мышечных клеток, на опорной перепонке, соединяясь между собой. Нервные клетки образуют нервную сеть. Эта сеть является зачатком нервной системы.
От чувствительных клеток раздражение (например, от прикосновения иглой или палочкой) передается нервным клеткам и распространяется по всей нервной сети гидры. От нервной сети раздражение переходит на покровно-мышечные клетки. Отростки их сокращаются, и соответственно сокращается все тело гидры. Так гидра отвечает на внешние раздражения. Сокращение тела гидры от прикосновения имеет защитное значение.
Пищеварительные клетки
Клетки пищеварительного слоя значительно крупнее, чем клетки покровного слоя. На своей внутренней части, обращенной к кишечной полости, эти клетки имеют длинные жгутики. Двигаясь, жгутики перемешивают частицы пищи, попавшие внутрь кишечной полости. Пищеварительные клетки выделяют сок, переваривающий пищу. Переваренная пища всасывается клетками пищеварительного слоя, а из них поступает во все клетки тела. Не переваренные остатки пищи выбрасываются наружу через ротовое отверстие.
Для того чтобы изучить внутреннее строение тела гидры , ее убивают, окрашивают и с помощью специальных приборов делают продольные и поперечные разрезы через ее тело, а также тончайшие срезы отдельных частей тела животного. Рассматривая такие срезы под микроскопом, можно заметить, что тело гидры состоит не из одной клетки, как у амёбы обыкновенной , эвглены зелёной или инфузории туфельки , а из многих. Животные, тело которых состоит из большого количества клеток, называются многоклеточными. Значит, гидра - многоклеточное животное.
Клетки гидры образуют стенки тела, которые состоят из двух слоёв: наружного и внутреннего. Между этими слоями находится тонкая прозрачная опорная перепонка, разделяющая их. Наружный слой, или эктодерма, носит еще название кожного, или покровного. Внутренний слой, или энтодерма, называется еще пищеварительным.
Внешнее строение
Тело пресноводной гидры имеет форму длинного мешочка. Обычно она прикрепляется одним концом своего цилиндрического тела к водному растению, подводному камню или другому предмету. Конец тела пресноводной гидры, которым она прикрепляется к подводным предметам, называется подошвой. На противоположном, свободном конце тела расположены от 6 до 12 тонких, как волоски, щупалец. В вытянутом положении щупальца могут превышать длину тела гидры, достигая 25 см.
Большинству беспозвоночных животных свойственна определенная симметрия тела, то есть правильное расположение частей тела и некоторых органов относительно оси тела. Симметрия тела того или иного беспозвоночного животного тесно связана с образом его жизни. Для пресноводной гидры и большинства других кишечнополостных характерна лучевая (радиальная) симметрия тела. Через тело таких животных, при разделении их на две одинаковые половины, можно провести много плоскостей симметрии. Лучевая симметрия тела возможна только у животных, живущих в воде.