Гидра - типичный представитель класса Гидрозои. Имеет цилиндрическую форму тела, достигая в длину до 1-2 см. На одном полюсе имеется рот, окруженный щупальцами, численность которых у различных видов бывает от 6 до 12. На противоположном полюсе у гидр расположена подошва, служащая для прикрепления животного к субстрату.
Органы чувств
В эктодерме у гидр имеются стрекательные, или крапивные клетки, служащие для защиты или нападения. Во внутренней части клетки находится капсула со спирально закрученной нитью.
Снаружи этой клетки располагается чувствительный волосок. Если какое-либо мелкое животное коснется волоска, то стрекательная нить стремительно выстреливается наружу и вонзается в жертву, которая погибает от попавшего по нити яда. Обычно одновременно выбрасывается много стрекательных клеток. Рыбы и другие животные не поедают гидр.
Щупальца служат не только для осязания, но и для захвата пищи - различных мелких водных животных.
В эктодерме и энтодерме у гидр есть эпителиально-мускульные клетки. Благодаря сокращению мускульных волоконец этих клеток гидра передвигается, «ступая» поочередно то щупальцами, то подошвой.
Нервная система
Нервные клетки, образующие сеть по всему телу, расположены в мезоглее, а отростки клеток отходят наружу и внутрь тела гидры. Такой тип строения нервной системы называется диффузным. Особенно много нервных клеток располагается у гидры вокруг рта, на щупальцах и подошве. Таким образом, у кишечнополостных уже появляется простейшая координация функций.
Гидрозои обладают раздражимостью. При раздражении нервных клеток различными раздражителями (механическими, химическими и др.) воспринятое раздражение распространяется по всем клеткам. Благодаря сокращению мускульных волоконец тело гидры может сжиматься в комочек.
Таким образом, впервые в органическом мире у кишечнополостных появляются рефлексы. У животных этого типа рефлексы еще однообразны. У более организованных животных они в процессе эволюции усложняются.
Пищеварительная система
Все гидры хищники. Захватив, парализовав и убив добычу при помощи стрекательных клеток, гидра своими щупальцами подтягивает ее к ротовому отверстию, которое способно очень сильно растягиваться. Далее пища попадает в гастральную полость, выстеленную железистыми и эпителиально-мускульными клетками энтодермы.
Пищеварительный сок вырабатывают железистые клетки. В нем имеются протеолитические ферменты, которые способствуют усвоению белков. Пища в гастральной полости переваривается пищеварительными соками и распадается на мелкие частицы. В клетках энтодермы имеется по 2-5 жгутиков, перемешивающих пищу в гастральной полости.
Псевдоподии эпителиально-мускульных клеток захватывают частицы пищи и в дальнейшем происходит внутриклеточное пищеварение. Непереваренные остатки пищи удаляются через рот. Таким образом, у гидроидных впервые появляется полостное, или внеклеточное, пищеварение, идущее параллельно с более примитивным внутриклеточным пищеварением.
Регенерация органов
В эктодерме у гидры имеются промежуточные клетки, из которых при повреждении тела образуются нервные, эпителиально-мускульные и другие клетки. Это способствует быстрому зарастанию раненого места и регенерации.
Если у гидры отрезать щупальце, то оно восстановится. Более того, если гидру разрезать на несколько частей (даже до 200), каждая из них восстановит целый организм. На примере гидры и других животных ученые изучают явление регенерации. Выявленные закономерности необходимы для разработки методов лечения ран у человека и многих видов позвоночных.
Способы размножения гидр
Все гидрозои размножаются двумя путями - бесполым и половым. Бесполое размножение заключается в следующем. В летний период, примерно на середине, из тела гидры выпячиваются эктодерма и энтодерма. Образуется бугор, или почка. За счет размножения клеток размер почки увеличивается.
Гастральная полость дочерней гидры сообщается с полостью материнской особи. На свободном конце почки образуется новый рот и щупальца. У основания почка перешнуровывается, молодая гидра отделяется от материнской и начинает вести самостоятельное существование.
Половое размножение у гидрозоев в естественных условиях наблюдается осенью. Одни виды гидр раздельнополые, а другие гермафродитные. У пресноводной гидры из промежуточных клеток эктодермы образуются женские и мужские половые железы, или гонады, то есть, эти животные являются гермафродитами. Семенники развиваются ближе к ротовой части гидры, а яичники - ближе к подошве. Если в семенниках образуется много подвижных сперматозоонов, то в яичниках созревает лишь одно яйцо.
Гермафродитные особи
У всех гермафродитных форм гидрозоев сперматозооны созревают раньше, чем яйца. Поэтому оплодотворение происходит перекрестно, а следовательно, самооплодотворение наступить не может. Оплодотворение яиц происходит в материнской особи еще в осеннее время. После оплодотворения гидры, как правило, погибают, а яйца в покоящемся состоянии остаются до весны, когда из них развиваются новые молодые гидры.
Почкование
Морские гидроидные полипы могут быть, как гидры, одиночными, но чаще они живут колониями, появившимися благодаря почкованию большого числа полипов. Колонии полипов часто состоят из огромного числа особей.
У морских гидроидных полипов, кроме бесполых особей, при размножении с помощью почкования образуются половые особи, или медузы.
В этот класс входят , живущие преимущественно в морях и отчасти в пресных водоемах. Отдельные особи могут быть или в форме полипов, или в форме медуз. В школьном учебнике по биологии за 7 класс рассмотрены представители двух отрядов из класса гидроидных: полип гидра (отряд Гидра) и медуза-крестовичок (отряд Трахимедузы). Центральным объектом изучения является гидра, дополнительным - крестовичок.
Гидры
Гидры представлены в природе несколькими видами. В наших пресных водоемах они держатся на нижней стороне листьев рдеста, белых лилий, кувшинок, на ряске и т. д.
Пресноводная гидра
В половом отношении гидры могут быть раздельнополыми (например, коричневая и тонкая) или гермафродитами (например, обыкновенная и зеленая). В зависимости от этого семенники и яйца развиваются или на одной и той же особи (гермафродиты), или на разных (мужские и женские особи). Количество щупалец у разных видов варьирует от 6 до 12 и больше. Особенно многочисленны щупальца у зеленой гидры.
Для учебных целей достаточно познакомить учащихся с общими для всех гидр особенностями строения и поведения, оставляя в стороне специальные видовые признаки. Однако, если окажется в числе других гидр зеленая, следует остановиться, на симбиотических отношениях этого вида с зоохореллами и припомнить о подобном симбиозе у . В данном случае мы имеем дело с одной из форм взаимоотношений между животным и растительным миром, поддерживающих круговорот веществ в природе. Это явление широко распространено среди животных и встречается почти в каждом типе беспозвоночных. Надо разъяснить учащимся, в чем заключается здесь взаимная выгода. С одной стороны, водоросли-симбионты (зоохореллы и зооксантеллы) находят приют в теле своих хозяев и усваивают необходимый для синтеза углекислый газ и фосфорные соединения; с другой, животные-хозяева (в данном случае гидры) получают от водорослей кислород, избавляются от ненужных веществ, а также переваривают часть водорослей, получая дополнительное питание.
С гидрами можно работать как летом, так и зимой, содержа их в аквариумах с отвесными стенками, в чайных стаканах или в бутылках с обрезанным горлышком (так, чтобы удалить кривизну стенок). В сосуде дно может быть покрыто слоем хорошо промытого песка, а в воду желательно опустить 2-3 веточки элодеи, на которые прикрепляются гидры. Не следует вместе с гидрами помещать других животных (кроме дафний, циклопов и других пищевых объектов). Если, гидры содержатся в чистоте, при комнатной и хорошем питании, они могут прожить около года, дать возможность провести над ними длительные наблюдения и поставить ряд опытов.
Изучение гидр
Для рассмотрения гидр в лупу их переносят в чашку Петри или на часовое стекло, а при микроскопировании - на предметное стекло, подкладывая под покровное кусочки стеклянных волосяных трубочек, чтобы не раздавить объект. Когда гидры прикрепятся к стеклу сосуда или на ветки растений, следует рассмотреть их внешний вид, отметить части тела: ротовой конец с венчиком щупалец, тело, стебелек (если он есть) и подошву. Можно сосчитать количество щупалец и отметить их относительную длину, которая меняется в зависимости от сытости гидры. У голодных они сильно вытягиваются в поисках пищи и становятся тоньше. Если дотронуться до тела гидры концом стеклянной палочки или тонкой проволочки, можно наблюдать оборонительную реакцию. В ответ на слабое раздражение гидра убирает только отдельные потревоженные щупальца, сохраняя обычный вид остального тела. Это - местная реакция. Но при сильном раздражении все щупальца укорачиваются, а тело сокращается, принимая бочкообразную форму. В таком состоянии гидра остается довольно долго (можно предложить учащимся прохронометрировать длительность реакции).
Внутреннее и внешнее строение гидры
Чтобы показать, что реакции гидры на воздействие внешних раздражителей не носят шаблонный характер и могут индивидуализироваться, достаточно постучать о стенку сосуда и вызвать легкое сотрясение в нем. Наблюдение за поведением гидр покажет, что у одних из них произойдет типичная оборонительная реакция (сократятся тело и щупальца), у других лишь слегка укоротятся щупальца, а третьи останутся в прежнем состоянии. Следовательно, у различных особей порог раздражения оказался неодинаковым. У гидры можно вызвать привыкание к определенному раздражению, на которое она прекратит реагировать. Так, например, если часто повторять укол иголкой, вызывающий сокращение тела гидры, то после многократного применения этого раздражителя она перестанет отвечать на него.
У гидр можно выработать кратковременную связь между направлением вытягивания щупалец и препятствием, ограничивающим эти движения. Если гидру прикрепить к краю аквариума так, что вытягивание щупалец можно осуществить только в одном направлении, и продержать в таких условиях некоторое время, а затем предоставить ей возможность свободно действовать, то после снятия ограничения она будет вытягивать щупальца преимущественно в сторону, которая в опыте была свободной. Это поведение сохраняется около часа после ликвидации препятствий. Однако через 3-4 ч наблюдается разрушение этой связи, и гидра снова начинает поисковые движения щупальцами равномерно во все стороны. Следовательно, в данном случае мы имеет дело не с условным рефлексом, а лишь с его подобием.
Гидры хорошо различают не только механические, но и химические раздражители. Они отвергают несъедобные вещества и схватывают пищевые объекты, которые воздействуют на чувствительные клетки щупалец именно химическим путем. Если, например, предложить гидре маленький клочок фильтровальной бумаги, она будет отвергать ее как несъедобную, но стоит пропитать бумагу мясным бульоном или смочить слюной, как гидра ее проглотит и станет переваривать (хемотаксис!).
Питание гидры
Обычно считают, что гидры питаются мелкими дафниями и циклопами. В действительности пища гидр довольно разнообразна. Они могут заглатывать круглых червей нематод, личинок коретры и некоторых других насекомых, мелких улиток, личинок тритонов и молодь рыб. Кроме того, они поглощают постепенно водоросли и даже ил.
Учитывая, что гидры все же предпочитают дафний и очень неохотно съедают циклопов, следует поставить опыт для выявления отношения гидр к этим рачкам. Если в стакан с гидрами поместить равное количество дафний и циклопов, а затем через некоторое время подсчитать, сколько их осталось, то окажется, что большинство дафний будет съедено, а многие циклопы уцелеют. Так как гидры охотнее поедают дафний, которых в зимнее время трудно заготавливать, то этот корм стали заменять более доступным и легко добываемым, а именно мотылем. Мотылей можно содержать целую зиму в аквариуме вместе с захваченным осенью илом. Кроме мотыля, гидр кормят кусочками мяса и разрезанными на части дождевыми червями. Однако они предпочитают всему прочему мотылей, а земляных червей поедают хуже, чем кусочки мяса.
Следует организовать кормление гидр различными веществами и познакомить учащихся с пищевым поведением этих кишечнополостных. Как только щупальца гидры прикоснутся к добыче, они захватывают пищевой кусочек и одновременно выстреливают стрекательные клетки. Затем пораженную жертву они подносят к ротовому отверстию, рот открывается, и пища втягивается внутрь. После этого тело гидры раздувается (если проглоченная добыча была крупной), и находящаяся внутри жертва постепенно переваривается. В зависимости от величины и качества проглоченной пищи на ее распад и усвоение затрачивается от 30 мин до нескольких часов. Затем непереваренные частицы выбрасываются наружу через ротовое отверстие.
Функции клеток гидры
Относительно крапивных клеток надо иметь в виду, что это только одни из видов стрекательных клеток, которые имеют ядовитое вещество. А вообще говоря, на щупальцах гидры располагаются группы стрекательных клеток трех типов, биологическое значение которых неодинаково. Во-первых, у нее некоторые стрекательные клетки служат не для защиты или нападения, а являются дополнительными органами прикрепление и передвижения. Это так называемые глютинанты. Они выбрасывают особые клейкие нити, которыми гидры прикрепляются к субстрату, когда передвигаются с места на место при помощи щупалец (по способу шагания либо перевертывания). Во-вторых, есть стрекательные клетки - вольвенты, которые выстреливают нить, обвивающую тело жертвы, удерживая ее возле щупалец. Наконец, собственно крапивные клетки - пенетранты - выбрасывают нить, вооруженную стилетом, вонзающимся в добычу. Находящийся в капсуле стрекательной клетки яд проникает через канал нити в ранку жертвы (или врага) и парализует ее движения. При совокупном действии многих пенетрантов пораженное животное погибает. По новейшим данным, у гидры часть крапивных клеток реагируют только на вещества, поступающие в воду из тела вредных для нее животных, и функционируют в качестве оружия защиты. Таким образом гидры способны различать среди окружающих их организмов объекты питания и врагов; на первых нападать, а от вторых защищаться. Следовательно, ее нейромоторные реакции действуют избирательно.
Клеточное строение гидры
Организуя длительные наблюдения над жизнью гидр в аквариуме, учитель имеет возможность познакомить учащихся с различными движениями этих интересных животных. Прежде всего бросаются в глаза так называемые спонтанные движения (без видимой причины), когда тело гидры медленно раскачивается, а щупальца изменяют свое положение. У голодной гидры можно наблюдать поисковые движения, когда ее тело вытягивается в тонкую трубочку, а щупальца сильно удлиняются и становятся похожими на паутинные ниточки, которые блуждают из стороны в сторону, совершая круговые движения. При наличии в воде планктонных организмов это приводит в конце концов к соприкосновению одного из щупалец с добычей, и тогда возникает ряд быстрых и энергичных действий, направленных на схватывание, удержание и умерщвление жертвы, ее подтягивание ко рту и т. д. Если гидру лишить пищи, она после безуспешных поисков добычи отделяется от субстрата и перемещается в другое место.
Внешнее строение гидры
Возникает вопрос: как гидра прикрепляется и открепляется от поверхности, на которой она находилась? Учащимся следует рассказать, что подошва гидры имеет в эктодерме железистые клетки, выделяющие клейкое вещество. Кроме того, в подошве есть отверстие - аборальная пора, которая является частью аппарата прикрепления. Это своего рода присоска, действующая совместно с клейким веществом и плотно прижимающая подошву к субстрату. В то же время пора способствует и откреплению, когда напором воды из полости тела выдавливается через нее пузырек газа. Открепление гидр при помощи выделения через аборальную пору пузырька газа и последующее всплывание на поверхность могут происходить не только при недостаточном питании, но и при увеличении плотности популяции. Открепившиеся гидры, проплавав некоторое время в толще воды, опускаются на новое место.
Некоторые исследователи рассматривают всплывание как механизм, контролирующий популяцию, как средство, приводящее численность популяции к оптимальному уровню. Этот факт может быть использован учителем в работе со старшими учащимися по курсу общей биологии.
Интересно отметить, что некоторые гидры, попадая в толщу воды, используют иногда для прикрепления пленку поверхностного натяжения и тем самым временно включаются в состав нейстона, где они находят себе пищу. В одних случаях они высовывают ногу из воды, а затем повисают своей подошвой на пленке, а в других случаях прикрепляются к пленке широко открытым ртом с распластанными на поверхности воды щупальцами. Конечно, такое поведение может быть подмечено только при длительных наблюдениях. При перемещении гидр в другое место без отрыва от субстрата можно наблюдать три способа передвижения:
- скольжение подошвой;
- шагание путем подтягивания тела при помощи щупалец (подобно гусеницам пяденицы);
- перевертывание «через голову».
Гидры относятся к светолюбивым организмам, в чем можно убедиться, наблюдая за перемещением их на освещенную сторону сосуда. Несмотря на отсутствие специальных светочувствительных органов, гидры могут различать направление света и стремиться к нему. Это - положительный фототаксис, который выработался у них в процессе эволюции как полезное свойство, помогающее обнаружить место, где сосредоточены пищевые объекты. Планктонные рачки, которыми питается гидра, обычно встречаются в больших скоплениях на участках водоема с хорошо освещенной и прогретой солнцем водой. Однако не всякая интенсивность света вызывает у гидры положительную реакцию. Опытным путем можно установить оптимум освещения и убедиться, что слабый свет не оказывает никакого действия, а очень сильный влечет за собой отрицательную реакцию. Гидры в зависимости от цвета своего тела предпочитают различные лучи солнечного спектра. Что касается температуры, то легко показать, как гидра вытягивает щупальца в сторону подогретой воды. Положительный термотаксис объясняется той же причиной, что и отмеченный выше положительный фототаксис.
Регенерация гидры
Гидры отличаются высокой степенью регенерации. В свое время Пиблс установил, что наименьшая часть тела гидры, способная восстановить целый организм, равна 1 / 200 . Это, очевидно, тот минимум, при котором еще сохраняется возможность организации живого тела гидры в полном ее объеме. С явлениями регенерации познакомить учащихся нетрудно. Для этого надо поставить несколько опытов с разрезанной на части гидрой и организовать наблюдения за течением восстановительных процессов. Если положить гидру на предметное стекло и подождать, когда она вытянет щупальца, в этот момент удобно отрезать ей 1-2 щупальца. Резать можно тонкими препаровальными ножницами или так называемым копьем. Затем, после ампутации щупалец, гидру надо поместить в чистый кристаллизатор, покрыть его стеклом и защитить от прямых солнечных лучей. Если гидру разрезать поперек на две части, то передняя часть сравнительно быстро восстанавливает заднюю, которая при этом получается несколько короче нормальной. Задняя часть медленно наращивает передний конец, но все же образует щупальца, ротовое отверстие и становится полноценной гидрой. Регенеративные процессы идут в организме гидры на протяжении всей ее жизни, так как клетки тканей изнашиваются -и непрерывно замещаются за счет промежуточных (резервных) клеток.
Размножение гидры
Гидры размножаются почкованием и половым путем (эти процессы описаны в школьном учебнике — биология 7 класс). Некоторые виды гидр зимуют в стадии яйца, которое в данном случае можно уподобить цисте амебы, эвглены или инфузории, так как оно выносит зимний холод и сохраняет жизнеспособность до весны. Для изучения процесса почкования следует отсадить в отдельный сосуд гидру, не имеющую почек, и обеспечить ей усиленное питание. Предложить учащимся вести записи и наблюдения с фиксацией даты отсадки, времени появления первой и последующих почек, описания и зарисовки стадий развития; подметить и записать время отделения молодой гидры от материнского организма. Кроме ознакомления учащихся с закономерностями бесполого (вегетативного) размножения почкованием, следует дать наглядное представление о половом аппарате у гидр. Для этого надо во второй половине лета или осенью извлечь из водоема несколько экземпляров гидр и показать учащимся расположение семенников и яиц. Удобнее иметь дело с гермафродитными видами, у которых ближе к подошве развиваются яйца, а ближе к щупальцам - семенники.
Медуза-крестовичок
Медуза-крестовичок
Эта небольшая гидроидная медуза относится к отряду трахимедуз. Крупные формы из этого отряда живут в морях, а мелкие - в пресных водах. Но и среди морских трахимедуз есть небольшие по размерам медузы - гонионемы, или крестовички. Диаметр зонтика их варьирует от 1,5 до 4 см. В пределах России гонионемы обычны в прибрежной зоне Владивостока, в заливе Ольги, у берегов Татарского пролива, в Амурском заливе, у южной части Сахалина и Курильских островов. О них необходимо знать учащимся, так как эти медузы - бич купающихся у берегов Дальнего Востока.
Свое название «крестовичок» медуза получила по положению в виде креста радиальных каналов темно-желтого цвета, выходящих из коричневого желудка и хорошо просматривающихся сквозь прозрачный зеленоватый колокол (зонтик). По краю зонтика свисает до 80 подвижных щупалец с группами стрекательных нитей, расположенных поясками. На каждом щупальце имеется по одной присоске, которыми медуза прикрепляется к зостере и другим подводным растениям, образующим прибрежные заросли.
Размножение
Размножается крестовичок половым путем. В гонадах, расположенных вдоль четырех радиальных каналов, развиваются половые продукты. Из оплодотворенных яиц образуются маленькие полипы, а эти последние дают начало новым медузам, которые ведут хищный образ жизни: нападают на мальков рыб и мелких ракообразных, поражая их ядом стрекательных клеток высокой токсичности.
Опасность для человека
Во время сильных дождей, опресняющих морскую воду, медузы погибают, но в засушливые годы они становятся многочисленными и представляют опасность для купающихся. Если человек прикоснется телом к крестовичку, последний прикрепляется присоской к коже и вонзает в нее многочисленные нити нематоцистов. Яд, проникая в ранки, вызывает ожог, последствия которого крайне неприятны и даже опасны для здоровья. Уже через несколько минут кожа краснеет и покрывается волдырями-. Человек испытывает слабость, сердцебиение, боли в пояснице, онемение конечностей, затруднение дыхания, иногда сухой кашель, кишечные расстройства и другие недомогания. Пострадавший нуждается в срочной врачебной помощи, после которой через 3-5 суток наступает выздоровление.
В период массового появления крестовичков купаться не рекомендуется. В это время организуются профилактические мероприятия: выкашивание подводных зарослей, огораживание купален мелкоячеистыми сетями и даже полный запрет купания.
Из пресноводных трахимедуз заслуживает упоминания небольшая медуза-краспедакуста (диаметром до 2 см), которая встречается в водохранилищах, реках и озерах некоторых местностей, в том числе в Московской области. Существование пресноводных медуз указывает на ошибочность представления учащихся о медузах как об исключительно морских животных.
Из этой статьи вы узнаете все о строении пресноводной гидры, её образе жизни, питании, размножении.
Внешнее строение гидры
Полип (что означает «многоног») гидра - это крошечное полупрозрачное существо, обитающее в чистых прозрачных водах речек с медленным течением, озер, прудов. Это кишечнополостное животное ведет малоподвижный или прикрепленный образ жизни. Внешнее строение гидры пресноводной очень простое. Тело имеет практически правильную цилиндрическую форму. На одном из его концов расположен рот, который окружен венцом из множества длинных тонких щупалец (от пяти до двенадцати). На другом конце тела находится подошва, при помощи которой животное способно прикрепляться к различным предметам под водой. Длина тела пресноводной гидры составляет до 7 мм, а вот щупальца могут сильно растягиваться и достигать длины в несколько сантиметров.
Лучевая симметрия
Рассмотрим подробнее внешнее строение гидры. Таблица поможет запомнить и их назначение.
Телу гидры, как и многих других животных, ведущих прикрепленный образ жизни, присуща Что это такое? Если представить себе гидру и вдоль туловища провести воображаемую ось, то щупальца животного будут расходиться от оси во все стороны, подобно лучам солнца.
Строение тела гидры продиктовано ее образом жизни. Она прикрепляется к подводному предмету подошвой, свешивается вниз и начинает покачиваться, исследуя окружающее пространство с помощью щупалец. Животное охотится. Так как гидра подстерегает добычу, которая может появиться с любой стороны, то симметричное лучеобразное расположение щупалец оптимально.
Кишечная полость
Внутреннее строение гидры рассмотрим более подробно. Тело гидры похоже на продолговатый мешочек. Его стенки состоят из двух слоев клеток, между которыми расположено межклеточное вещество (мезоглея). Таким образом, внутри тела имеется кишечная (гастральная) полость. Пища проникает в неё через ротовое отверстие. Интересно то, что у гидры, которая в данный момент не ест, рот практически отсутствует. Клетки эктодермы смыкаются и срастаются так же, как на остальной поверхности тела. Поэтому каждый раз перед тем как поесть, гидре приходится заново прорывать рот.
Строение гидры пресноводной позволяет ей менять место своего жительства. На подошве животного имеется узкое отверстие - аборальная пора. Через неё из кишечной полости может выделяться жидкость и небольшой пузырек газа. С помощью этого механизма гидра способна открепиться от субстрата и всплыть к поверхности воды. Таким нехитрым способом, при помощи течений, она расселяется по водоему.
Эктодерма
Внутреннее строение гидры представлено эктодермой и эндодермой. Эктодермой называется образующих тело гидры. Если посмотреть на животное в микроскоп, то можно увидеть, что к эктодерме относится несколько разновидностей клеток: стрекательные, промежуточные и эпителиально-мускульные.
Самая многочисленная группа - кожно-мускульные клетки. Они соприкасаются между собой боковыми сторонами и образуют поверхность тела животного. Каждая такая клетка имеет основание - сократимое мускульное волоконце. Этот механизм обеспечивает возможность двигаться.
При сокращении всех волоконец тело животного сжимается, удлиняется, изгибается. А если сокращение произошло только на одной стороне тела, то гидра наклоняется. Благодаря такой работе клеток животное может передвигаться двумя способами - «кувырканием» и «шаганием».
Также в наружном слое расположены звездообразные нервные клетки. Они имеют длинные отростки, с помощью которых соприкасаются между собой, образуя единую сеть - нервное сплетение, оплетающее все тело гидры. Соединяются нервные клетки и с кожно-мускульными.
Между эпителиально-мускульными клетками расположены группы маленьких, округлой формы промежуточных клеток с крупными ядрами и небольшим количеством цитоплазмы. Если тело гидры повреждено, то промежуточные клетки начинают расти и делиться. Они способны превратиться в любой
Стрекательные клетки
Строение клеток гидры очень интересно, особого упоминания заслуживают стрекательные (крапивные) клетки, которыми усыпано все тело животного, особенно щупальца. имеют сложное строение. Кроме ядра и цитоплазмы в клетке расположена пузыревидная стрекательная камера, внутри которой находится свернутая в трубочку тончайшая стрекательная нить.
Из клетки выходит чувствительный волосок. Если добыча или враг касается этого волоска, то происходит резкое распрямление стрекательной нити, и она выбрасывается наружу. Острый кончик вонзается в тело жертвы, а по проходящему внутри нити каналу поступает яд, который способен убить мелкое животное.
Как правило, срабатывает множество стрекательных клеток. Гидра захватывает добычу щупальцами, притягивает ко рту и заглатывает. Яд, выделяемый стрекательными клетками, служит и для защиты. Более крупные хищники не трогают болезненно жалящих гидр. Яд гидры по своему действию напоминает яд крапивы.
Стрекательные клетки также можно подразделить на несколько типов. Одни нити впрыскивают яд, другие - обиваются вокруг жертвы, а третьи приклеиваются к ней. После срабатывания стрекательная клетка погибает, а из промежуточной образуется новая.
Энтодерма
Строение гидры подразумевает и наличие такой структуры, как внутренний слой клеток, энтодерма. Эти клетки также имеют мускульные сократительные волоконца. Основное их назначение - переваривание пищи. Клетки энтодермы выделяют пищеварительный сок прямо в кишечную полость. Под его влиянием добыча расщепляется на частицы. У некоторых клеток энтодермы есть длинные жгутики, постоянно находящиеся в движении. Их роль - подтягивать частицы еды к клеткам, которые, в свою очередь, выпускают ложноножки и захватывают пищу.
Пищеварение продолжается внутри клетки, поэтому называется внутриклеточным. Перерабатывается пища в вакуолях, а непереваренные остатки выбрасываются через ротовое отверстие. Дыхание и выделение происходит через всю поверхность тела. Рассмотрим ещё раз клеточное строение гидры. Таблица поможет наглядно сделать это.
Рефлексы
Строение гидры таково, что она способна чувствовать изменение температуры, химического состава воды, а также прикосновения и другие раздражители. Нервные клетки животного способны возбуждаться. Например, если дотронуться до него кончиком иглы, то сигнал от ощутивших прикосновение нервных клеток передастся остальным, а от нервных клеток - к эпителиально-мускульным. Кожно-мускульные клетки среагируют и сократятся, гидра сожмется в комок.
Такая реакция - яркий Это сложное явление, состоящее из последовательных этапов - восприятия раздражителя, передачи возбуждения и ответной реакции. Строение гидры очень простое, поэтому и рефлексы однообразны.
Регенерация
Клеточное строение гидры позволяет этому крохотному животному регенерировать. Как уже упоминалось выше, промежуточные клетки, расположенные на поверхности тела, могут трансформироваться в любой другой тип.
При любом повреждении организма промежуточные клетки начинают очень быстро делиться, расти и заменяют собой отсутствующие части. Рана зарастает. Регенеративные способности гидры столь высоки, что если разрезать её пополам, одна часть отрастит новые щупальца и рот, а другая - стебель и подошву.
Бесполое размножение
Размножаться гидра может как бесполым, так и половым способом. При благоприятных условиях в летнее время на теле животного появляется маленький бугорок, стенка выпячивается. Со временем бугорок растет, вытягивается. На его конце появляются щупальца, прорывается рот.
Таким образом появляется молоденькая гидра, соединенная с материнским организмом стебельком. Этот процесс называется почкованием, так как он похож на развитие нового побега у растений. Когда молодая гидра готова жить самостоятельно, она отпочковывается. Дочерний и материнский организмы прикрепляются к субстрату щупальцами и тянутся в разные стороны, пока не разделятся.
Половое размножение
Когда начинает холодать и создаются неблагоприятные условия, наступает черед полового размножения. Осенью у гидр из промежуточных начинают образовываться половые клетки, мужские и женские, то есть яйцевые клетки и сперматозоиды. Яйцевые клетки гидр похожи на амеб. Они крупные, усыпаны ложноножками. Сперматозоиды похожи на простейших жгутиковых, они способны плавать при помощи жгутика и покидают тело гидры.
После того как сперматозоид проникает в яйцевую клетку, их ядра сливаются и происходит оплодотворение. Ложноножки оплодотворенной яйцевой клетки втягиваются, она округляется, а оболочка становится толще. Образуется яйцо.
Все гидры осенью, с наступлением холодов, погибают. Материнский организм распадается, но яйцо остается живым и зимует. Весной оно начинает активно делиться, клетки располагаются в два слоя. С наступлением теплой погоды маленькая гидра прорывает оболочку яйца и начинает самостоятельную жизнь.
Тело гидры имеет вид продолговатого мешочка, стенки которого состоят из двух слоёв клеток — эктодермы и энтодермы .
Между ними лежит тонкая студенистая неклеточная прослойка — мезоглея , служащая опорой.
Эктодерма формирует покров тела животного и состоит из нескольких видов клеток: эпителиально-мускульные , промежуточные и стрекательные .
Самые многочисленные из них — эпителиально-мускульные.
Эктодерма
эпителиально-мускульная клетка
За счёт мускульных волоконец , лежащих в основании каждой клетки, тело гидры может сокращаться, удлиняться и изгибаться.
Между эпителиально-мускульными клетками находятся группы мелких, округлых, с большими ядрами и небольшим количеством цитоплазмы клеток, называемых промежуточными .
При повреждении тела гидры, они начинают усиленно расти и делиться. Они могут превращаться в остальные типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных.
В эктодерме находятся стрекательные клетки , служащие для нападения и защиты. В основном они расположены на щупальцах гидры. Каждая стрекательная клетка содержит овальную капсулу, в которой свёрнута стрекательная нить.
Строение стрекательной клетки со свернутой стрекательной нитью
Если добыча или враг прикоснётся к чувствительному волоску, который расположен снаружи стрекательной клетки, в ответ на раздражение стрекательная нить выбрасывается и вонзается в тело жертвы.
Строение стрекательной клетки с выброшенной стрекательной нитью
По каналу нити в организм жертвы попадает вещество, способное парализовать жертву.
Существует несколько типов стрекательных клеток. Нити одних пробивают кожные покровы животных и вводят в их тело яд. Нити других обвиваются вокруг добычи. Нити третьих — очень клейкие и прилипают к жертве. Обычно гидра «стреляет» несколькими стрекательными клетками. После выстрела стрекательная клетка погибает. Новые стрекательные клетки формируются из промежуточных .
Строение внутреннего слоя клеток
Энтодерма выстилает изнутри всю кишечную полость. В её состав входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.
Энтодерма
Пищеварительная система
Пищеварительно-мускульных клеток больше других. Мускульные волоконца их способны к сокращению. Когда они укорачиваются, тело гидры становится более тонким. Сложные движения (передвижение «кувырканием»), происходит за счёт сокращений мускульных волоконцев клеток эктодермы и энтодермы.
Каждая из пищеварительно-мускульных клеток энтодермы имеет 1-3 жгутика. Колеблющиеся жгутики создают ток воды, которым пищевые частички подгоняются к клеткам. Пищеварительно-мускульные клетки энтодермы способны образовывать ложноножки , захватывать и переваривать в пищеварительных вакуолях мелкие пищевые частицы.
Строение пищеварительно-мускульной клетки
Имеющие в энтодерме железистые клетки выделяют внутрь кишечной полости пищеварительный сок, который разжижает и частично переваривает пищу.
Строение желистой клетки
Добыча захватывается щупальцами с помощью стрекательных клеток, яд которых быстро парализует мелких жертв. Координированными движениями щупалец добыча подносится ко рту, а затем с помощью сокращений тела гидра «надевается» на жертву. Пищеварение начинается в кишечной полости (полостное пищеварение ), заканчивается внутри пищеварительных вакуолей эпителиально-мускульных клеток энтодермы (внутриклеточное пищеварение ). Питательные вещества распределяются по всему телу гидры.
Когда в пищеварительной полости оказываются остатки жертвы, которые невозможно переварить, и отходы клеточного обмена, она сжимается и опорожняется.
Дыхание
Гидра дышит растворённым в воде кислородом. Органов дыхания у неё нет, и она поглощает кислород всей поверхностью тела.
Кровеносная система
Отсутствует.
Выделение
Выделение углекислого газа и других ненужных веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности, осуществляется из клеток наружного слоя непосредственно в воду, а из клеток внутреннего слоя — в кишечную полость, затем наружу.
Нервная система
Под кожно-мускульными клетками располагаются клетки звездчатой формы. Это нервные клетки (1). Они соединяются между собой и образуют нервную сеть (2).
Нервная система и раздражимость гидры
Если дотронутся до гидры (2), то в нервных клетках возникает возбуждение (электрические импульсы), которое мгновенно распространяется по всей нервной сети (3) и вызывает сокращение кожно-мускульных клеток и всё тело гидры укорачивается (4). Ответная реакция организма гидры на такое раздражение — безусловный рефлекс .
Половые клетки
С приближением холодов осенью в эктодерме гидры из промежуточных клеток образуются половые клетки.
Различают два вида половых клеток: яйцевые, или женские половые клетки, и сперматозоиды, или мужские половые клетки.
Яйца находятся ближе к основанию гидры, сперматозоиды развиваются в бугорках, расположенных ближе к ротовому отверстию.
Яйцевая клетка гидры похожа на амёбу. Она снабжена ложноножками и быстро растет, поглощая соседние промежуточные клетки.
Строение яйцевой клетки гидры
Строение сперматозоида гидры
Сперматозоиды по внешнему виду напоминают жгутиковых простейших. Они покидают тело гидры и плавают с помощью длинного жгутика.
Оплодотворение. Размножение
Сперматозоид подплывает к гидре с яйцевой клеткой и проникает внутрь нее, причем ядра обеих половых клеток сливаются. После этого ложноножки втягиваются, клетка округляется, на ее поверхности выделяется толстая оболочка — образуется яйцо. Когда гидра погибает и разрушается, яйцо остается живым и падает на дно. С наступлением тёплой погоды живая клетка, находящаяся внутри защитной оболочки, начинает делиться, образующиеся клеточки располагаются в два слоя. Из них развивается маленькая гидра, которая выходит наружу через разрыв оболочки яйца. Таким образом, многоклеточное животное гидра в начале своей жизни состоит всего из одной клетки — яйца. Это говорит о том, что предки гидры были одноклеточными животными.
Бесполое размножение гидры
При благоприятных условиях гидра размножается бесполым путём. На теле животного (обычно в нижней трети туловища) образуется почка, она растет, затем формируются щупальца и прорывается рот. Молодая гидра отпочковывается от материнского организма (при этом материнский и дочерний полипы прикрепляются щупальцами к субстрату и тянут в разные стороны) и ведет самостоятельный образ жизни. Осенью гидра переходит к половому размножению. На теле, в эктодерме закладываются гонады - половые железы, а в них из промежуточных клеток развиваются половые клетки. При образовании гонад гидр формируется медузоидный узелок. Это позволяет предполагать, что гонады гидры - сильно упрощенные споросаки, последний этап в ряду преобразования утраченного медузоидного поколения в орган. Большинство видов гидр раздельнополы, реже встречается гермафродитизм. Яйцеклетки гидр быстро растут, фагоцитируя окружающие клетки. Зрелые яйцеклетки достигают диаметра 0,5-1 мм. Оплодотворение происходит в теле гидры: через специальное отверстие в гонаде сперматозоид проникает к яйцеклетке и сливается с ней. Зигота претерпевает полное равномерное дробление, в результате которого образуется целобластула. Затем в результате смешанной деламинации (сочетание иммиграции и деламинации) осуществляется гаструляция. Вокруг зародыша формируется плотная защитная оболочка (эмбриотека) с выростами-шипиками. На стадии гаструлы зародыши впадают в анабиоз. Взрослые гидры погибают, а зародыши опускаются на дно и зимуют. Весной продолжается развитие, в паренхиме энтодермы путем расхождения клеток образуется кишечная полость, затем формируются зачатки щупалец, и из-под оболочки выходит молодая гидра. Таким образом, в отличие от большинства морских гидроидных, у гидры отсутствуют свободноплавающие личинки, развитие у неё прямое.
Регенерация
Гидра обладает очень высокой способностью к регенерации. При разрезании поперек на несколько частей каждая часть восстанавливает «голову» и «ногу», сохраняя исходную полярность - рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва - на аборальной стороне фрагмента. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, а также из взвеси клеток. При этом сам процесс регенерации не сопровождается усилением клеточных делений и представляет собой типичный пример морфаллаксиса.
Передвижение
В спокойном состоянии щупальца вытягиваются на несколько сантиметров. Животное медленно водит ими из стороны в сторону, подстерегая добычу. При необходимости гидра может медленно передвигаться.
«Шагающий» способ передвижения
«Шагающий» способ передвижения гидры
Изогнув своё тело (1) и прикрепившись щупальцами к поверхности предмета (субстрата), гидра подтягивает к переднему концу тела подошву (2). Затем шагающее движение гидры повторяется (3,4).
«Кувыркающий» способ передвижения
«Кувыркающий» способ передвижения гидры
В другом случае она словно через голову кувыркается, поочерёдно прикрепляясь к предметам то щупальцами, то подошвой (1-5).
- Подтип: Medusozoa = Медузопроизводящие
- Класс: Hydrozoa Owen, 1843 = Гидрозои, гидроидные
- Подкласс: Hydroidea = Гидроиды
- Род: Hydra = Гидры
- Род: Porpita = Порпита
Отряд: Anthoathecata (=Hydrida) = Гидры
Род: Hydra = Гидры
Гидры распространены очень широко и обитают только в стоячих водоёмах или реках с медленным течением. По природе гидры представляют собой одиночнго малоподвижного полипа, с длиной тела от 1 до20 мм. Обычно гидры прикрепляются к субстрату: водным растениям, грунту или другим предметам, находящимся в воде.
Гидра имеет тело цилиндрической формы и обладает радиальной (одноосно-гетеропольной) симметрией. На его переднем конце, на особом конусе расположен рот, который окружённый венчиком, состоящим из 5-12 щупалец. Тело некоторых видов гидр разделено на собственно туловище и стебелёк. При этом на противоположном от рта заднем конце тела (или стебелька) расположена подошва, орган передвижения и прикрепления гидры.
По строению тело гидры представляет собой мешок со стенкой из двух слоёв: слоя клеток эктодермы и слоя клеток энтодермы, между которыми располагается мезоглея - тонкий слой межклеточного вещества. Полость тела гидры или гастральная полость, образует выпячивания или выросты, которые заходят внутрь щупалец. В гастральную полость гидры ведет одно основное ротовое отверстие, а на их подошве гидры имеется также дополнительное отверстие в виде узкой аборальной поры. Именно через неё может выделяться жидкость из кишечной полости. Отсюда же также выделяется пузырёк газа, при этом гидра вместе с ним открепляется от субстрата и всплывает к поверхности, удерживаясь вниз головным (передним) концом в толще воды. Именно таким способом она может расселяться по водоёму, преодолевая с течением значительное расстояние. Интересно функционирование и ротового отверстия, которое у не питающейся гидры фактически отсутствует, так как клетки эктодермы ротового конуса плотно смыкаются, образуя плотные контакты, мало отличающиеся от таковых и на других участках тела. Поэтому гидре при питании каждый раз необходимо как бы прорывать и открывать рот заново.
Основную массу тела гидры образуют эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы, которых у гидры насчитывается около 20 000 . Эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы представляют собой две независимые клеточные линии. Клетки эктодермы имеют цилиндрическую форму, формируя однослойный покровный эпителий. К мезоглее прилегают сократимые отростки данных клеток, они то и образуют продольную мускулатуру гидры. Эпителиально-мускульные клетки энтодермы несут по 2-5 жгутиков и направлены эпителиальными частями в полость кишки. С одной стороны эти клетки благодаря деятельности жгутиков перемешивают пищу, а с другой стороны, эти клетки могут образовывать ложноножки, при помощью которых они захватывают частицы пищи внутрь клетки, где формируются пищеварительные вакуоли.
Эпителиально-мускульные клетки эктодермы и энтодермы в верхней трети туловища гидры способны делиться митотически. Вновь образуемые клетки постепенно смещаются: одни в сторону гипостома и щупалец, другие в сторону подошвы. При этом по мере их переперемещения от места размножения происходит дифференцировка клеток. Так, те клетки эктодермы, что оказались на щупальцах преобразуются в клетки стрекательных батарей, а на подошве они становятся железистыми клетками, выделяющими слизь, так необходимую для прикрепления гидры к субстрату.
Расположенные в полости тела гидры железистые клетки энтодермы, которых насчитывается около 5000, выделяют пищеварительные ферменты, которые расщепляют пищу находящуюся в полости кишки. А образуются железистые клетки из промежуточных или интерстициальных клеток (i-клеток). Они расположены между эпителиально-мускульными клетками и имеют вид мелких, округлых клеток, которых у гидры насчитывается около 15 000. Эти недифференцированные клетки могут превращаться в любые типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных. Они обладают всеми свойствами стволовых клеток и потенциально способны дать как половые, так и соматические клетки. Хотя сами стволовые промежуточные клетки не мигрируют, а вот их дифференцирующиеся клетки-потомки способны к довольно быстрым миграциям.
