Вместе с растениями, необработанным грунтом, водой и чаще всего живыми кормами из природного водоема в аквариум попадают различные животные, многие из которых наносят ощутимый ущерб его обитателям. Эти животные не вызывают у рыб болезней в классическом их понимании, но нередко являются причиной их гибели или гибели их потомства. Однако не спешите причислять их к собственным врагам - они опасны только для обитателей аквариума, а для истинно любознательного человека могут стать объектами наблюдений и даже научных открытий. И, наверное, первой в этом ряду следует назвать гидру.
Гидра - типичный представитель кишечнополостных животных, стоящий у самого основания эволюционного древа многоклеточных животных.
Открыл ее с помощью своих удивительных микроскопов крупнейший натуралист XVII-XVIII веков Антони ван Левенгук. Но это уникальное животное не привлекло внимания усеных. И неведомо, сколь долго гидра пребывала бы в безвестности, если бы в 1740 году тридцатилетний швейцарский учитель Трамбле не обнаружил это удивительное существо. Чтобы лучше ознакомиться с ним, любознательный учитель расчленил его на две части. Из Одного куска, названного им «головой», выросло новое тело, на другом - новая «голова». За четырнадцать дней из двух половинок сформировалось два новых живых организма.
После такого открытия Трамбле занялся глубоким и серьезным изучением гидры. Результаты своих исследований он изложил в книге «Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в виде рогов» (1744 год).
Однако простые наблюдения за поведением и размножением (почкованием) животного, конечно же, не могли удовлетворить натуралиста, и он для проверки своих предположений занялся проведением экспериментов.
Один из известнейших опытов Трамбле состоит в том, что с помощью свиной щетинки он вывернул гидру наизнанку, то есть внутренняя ее сторона стала внешней. После этого животное жило, как ни в чем не бывало, но, как оказалось, вовсе не потому, что после выворачивания внешняя сторона стала выполнять функции внутренней, а потому, что клетки внутреннего слоя, который раньше был внешним, просочились через новый внешний слой и заняли свое прежнее место.
В других своих опытах Трамбле все больше измельчал гидру, но она каждый раз восстанавливалась, и предела этому не было. Теперь-то уже известно, что гидра способна восстановиться из 1/200 части своего тела. А тогда это поражало даже самых маститых ученых и побуждало их заниматься такой проблемой биологии, как регенерация.
Со времени проведения Трамбле опытов над гидрой прошло около 250 лет. О гидре написаны сотни статей и книг, но и по сей день она занимает умы исследователей.
Общеизвестно, что животные никак не реагируют на радиоактивные лучи и, попав в их зону, могут получить смертельную дозу и погибнуть. Опыты с зеленой гидрой (Chlorohydra viridissima) показали, что она каким-то образом ощущает смертельную опасность и стремится уйти от источника излучения.
Гибель гидры вызывает и слишком большая доза рентгеновских лучей, уменьшение дозы оставляет ее в живых, но подавляет размножение. Но совершенно неожиданным образом действуют на животных малые дозировки; у них усиливается процесс почкования, повышается способность к самовосстановлению.
Удивительными оказались результаты опытов с окрашиванием стенки аквариума во все цвета спектра. Выяснилось, что гидры, не имеющие каких-либо органов зрения, различают цвета, причем каждый вид предпочитает свой: зеленые гидры, например, «любят» сине-фиоле.товый цвет, бурые (Hydra oligactis) - сине-зеленый.
Что же представляет собой гидра? Внешне она напоминает перчатку, поставленную вертикально, пальцами вверх, только пальцев-щупалец у нее от 5 до 12. У большинства видов сразу под щупальцами имеется небольшое сужение, отделяющее «голову» от туловища. В головной части гидры имеется ротовое отверстие, ведущее в гастральную полость. Стенки тела гидры, как и у всех кишечнополостных, двуслойные. Наружный слой состоит ec клеток нескольких типов: кожно-мускульных, приводящих гидру в движение; нервных, дающих ей возможность ощущать прикосновения, изменения температуры, наличие в воде примесей и другие раздражители; промежуточных, наиболее активно участвующих в восстановлении поврежденных или утраченных частей тела; и наконец, стрекательных, расположенных большей частью на щупальцах.
Кишечнополостные - единственная группа животных, обладающая таким видом оружия, как стрекательные клетки. Кроме обязательной для всех живых клеток протоплазмы, в стрекательной клетке заключена пузыревидная капсула, внутри которой свернута спиралью стрекательная нить.
Прикрепившись подошвой к какому-нибудь субстрату, гидра расставляет щупальца, которые находятся в постоянном движении, При обнаружении жертвы стрекательная нить каждой из стрекательных клеток стремительно распрямляется и вонзается острым концом в добычу. По каналу, идущему внутри нити, из стрекательной капсулы в тело добычи попадает яд, вызывающий ее гибель. Стрекательная капсула может быть использована только один раз; разряженную капсулу гидра сбрасывает и замещает новой, которая образуется из специальных клеток.
Переваривание пищи осуществляет внутренний слой клеток: они выделяют в гастральную полость пищеварительный сок, под влиянием которого добыча гидры размягчается и распадается на мелкие частицы. Конец клетки внутреннего слоя, обращенный в гастральиуй" полость, снабжен, как у жгутиковых простейших, несколькими длинными жгутиками, которые находятся в постоянном движении и подгребают частицы к клеткам. Наподобие амебы, клетки внутреннего слоя способны выпускать ложноножки и захватывать ими пищу. Дальнейшее пищеварение происходит, как у простейших, внутри клетки, в пищеварительных вакуолях.
Оказались правы те ученые, которые считали, что как истинный хищник гидра питается только животными. Детальными исследованиями установлено, что гидра усваивает жиры, белки и углеводы только животного происхождения.
Размножаются гидры двумя способами - вегетативным и половым. Вегетативное размножение происходит почкованием. Отделившись от материнского организма, молодые гидры начинают жить самостоятельно.
После обильного почкования гидра истощается, и в течение некоторого времени почек на ней не образуется. Но при хорошем питании она довольно быстро восстанавливает свои ресурсы и снова начинает почковаться. За пять летних месяцев она способна произвести тридцать поколений из двадцати пяти молодых гидр каждое. Размножение почкованием происходит при благоприятной ситуации.
С наступлением неблагоприятных условий - при осенних холодах, засухе, заболачивании водоема, избытке углекислого газа - гидра переходит к половому размножению. Большинство видов раздельнополы, но есть виды, в теле которых образуются как мужские, так и женские гонады.
Гонады находятся в наружном слое клеток. У женских особей они имеют вид шарообразных тел, в каждом из которых находится по одной яйцеклетке, похожей на амебу; она быстро растет, поедая окружающие ее промежуточные клетки, и достигает в поперечнике полутора миллиметров. Выросшая яйцеклетка округляется и делится на две неравные части, в результате чего число хромосом в ядре яйцеклетки сокращается вдвое. Созревшее яйцо выходит наружу из гонады через разрыв в ее стенке, но остается соединенным с телом гидры при помощи тонкой ножки.
Одновременно в мужских гонадах других гидр образуются спермии, по внешнему виду напоминающие жгутиковых простейших. Покинув гонады. они плавают с помощью длинного жгута и, наконец, один из спермиев, разыскав яйцо, проникает в него. Сразу после этого начинается дробление.
Зародыш гидры покрыт снаружи двумя оболочками, внешняя из которых довольно толстая и пронизана хитином. Под такой защитой он успешно переносит неблагоприятные условия. При наступлении весеннего потепления, сезона дождей и т. п. молодая гидра разрывает стенку защитной оболочки и начинает самостоятельную жизнь.
Если вы хотите понаблюдать за гидрой, поселите ее в аквариуме, где нет других обитателей, иначе будут съедены мелкие животные, служащие кормом для рыб, а самое главное - уничтожены личинки и мальки. Попав в нерестовик или выростной аквариум, гидра, быстро размножившись почкованием, тут же расправится с молодью рыб.
Но использовать этих животных для борьбы с гидрой в аквариуме нецелесообразно: триходины и планарии такие же враги рыб. а добыть гидрамеб и рачков-анхистропусов непросто. Есть у гидр еще один враг - пресноводный моллюск прудовик. но и он не годится, так как является переносчиком некоторых болезней рыб и к тому же любит полакомиться нежными водными растениями.
Некоторые любители сажают в аквариум, куда попала гидра, голодных молодых гурами. Другие борются с ней, используя особенности ее поведения. Так, гидры любят селиться в наиболее освещенных участках аквариума. Достаточно со всех сторон, кроме одной, затенить аквариум, а к единственной освещенной стенке прислонить стекло, и через двое-трое суток почти все гидры соберутся на нем. Затем стекло надо вынуть и очистить.
Гидры весьма чувствительны к присутствию в воде меди. Один из способов борьбы основан на том, что над распылителем помещают клубок медной проволоки без изоляции. После гибели всех гидр проволоку из аквариума убирают.
С успехом применяют и некоторые химические вещества:
сульфат аммония из расчета 5 граммов на 100 литров воды, однократно,
азотнокислый аммоний - 6 граммов на 100 литров воды, трехкратно, с интервалом в трое суток;
перекись водорода (в аквариуме без растений при достаточной искусственной аэрации) из расчета - две чайные ложки на 10 литров воды. Необходимое количество 3%-ного раствора вначале разводят в 200-300 миллилитрах воды, а затем медленно выливают в аквариум над работающим распылителем.
Чтобы борьба с гидрой была более эффективной, нужно применить не один, а два или даже три способа одновременно.
Список литературы
С.Шарабурин. Гидра.
Строение кишечнополостных
на примере пресноводной гидры
Внешний вид гидры; стенка тела гидры; гастроваскулярная полость; клеточные элементы гидры; размножение гидры
Пресноводная гидра в качестве лабораторного объекта при изучении кишечнополостных обладает следующими преимуществами: широким распространением, доступностью культивирования и главное - ясно выраженными чертами типа Кишечнополостные и подтипа Стрекающие. Однако она не пригодна для изучения жизненного цикла кишечнополостных (см. стр. 72-76).
Известно несколько видов пресноводных гидр, объединяемых в одно семейство Гидровые - Hydridae ; из их жизненного цикла выпала медузоидная стадия. Среди их наибольшим распространением отличается Hydra oligactis.
Работа 1. Внешний вид гидры. Не трудно различить четыре отдела в теле гидры - головной, туловище, стебелек и подошву (рис. 24). Вытянутый и заостренный выступ тела -
Рис. 24. Гидра стебельчатая. А
- внешний вид (несколько увеличено); Б
- гидра с развивающейся почкой, мужскими и женскими гонадами:
1
- подошва и место прикрепления гидры к субстрату; 2
- стебелек; 3
- туловищный отдел; 4 -
отверстие пищеварительной полости; 5
- щупальца; 6
- оральный конец: 7
- абоальный конец; 8
- гипостом
ротовой конус (или гипостом ) несет на вершине ротовое отверстие, а у основания своего окружен радиально расположенными щупальцами. Гипостом и щупальца образуют головной отдел тела, или голову. Конец тела, несущий гипостом, называют оральным, противоположный - аборальным . Большая часть тела представлена вздутым, расширенным туловищем, непосредственно следующим за головным отделом. Кзади от него суженная часть тела - стебелек переходит в
уплощенный участок - подошву; клетки ее выделяют клейкий секрет, с помощью которого гидра прикрепляется к субстрату. Подобное строение тела позволяет провести через него несколько или много плоскостей симметрии ; каждая разделит тело на пиве однородные половины (одна из них представит зеркальное отображение другой). У гидры эти плоскости проходят по радиусам (или диаметрам) поперечного разреза тела гидры, и пересекаются в продольной оси тела. Такую симметрию называют радиальной (см. рис. 23).
На живом материале можно проследить за передвижением гидры. Прикрепившись подошвой к субстрату, гидра подолгу остается на одном месте. Свой оральный конец она поворачивает в разные стороны и "облавливает" щупальцами окружающее ее пространство. Передвигается гидра способом так называемого "шагания". Вытянув тело вдоль поверхности субстрата, она прикрепляется оральным концом, отделяет подошву и подтягивает аборалыный конец, прикрепляя его поблизости от орального; так осуществляется один "шаг", который затем многократно повторяется. Иногда свободный конец тела перебрасывается на противоположную сторону укрепленного головного конца, и тогда "шагание" усложняется кувырканием через голову.
Ход работы. 1. Рассмотреть живую гидру. Для этого приготовить временный микролреларат из живых гидр; покровное стекло снабдить высокими пластилиновыми ножками. Наблюдения вести под микроскопом при малом увеличении (или под штативной лупой). Зарисовать "контуры тела гидры и обозначить на рисунке все отписанные выше элементы ее внешнего строения. 2. Проследить за сокращением и вытягиванием тела животного: при толчке, встряхивании или ином раздражении тело гидры сожмется в комок; через несколько минут, после того, как гидра успокоится, тело ее примет продолговатую, почти цилиндрическую форму (длиной до 3 см).
Работа 2. Стенка тела гидры. Клетки в теле гидры расположены в два слоя: наружный, или эктодерма , и внутренний, или эндодерма. На всем протяжении, от гипостома до подошвы включительно, клеточные слои хорошо прослеживаются, так как разделены, точнее - связаны, особым неклеточным студенистым веществом, образующим также сплошной промежуточный слой , или опорную пластинку (рис, 25).. Благодаря этому все клетки оказываются связанными в единую целостную систему, а эластичность опорной пластинки придает и поддерживает свойственную гидре форму тела.
Эктодермальные клетки в подавляющем большинстве более или менее однородны, уплощены, вплотную прилегают друг к другу и непосредственно связаны с внешней средой.
Рис. 25. Схема строения тела гидры. А
- продольный разрез тела с пересечением (продольным) щупалец; Б
- поперечный разрез через туловищный отдел; В
- топография клеточных и иных структурных элементов на участке поперечного разреза через стенку тела гидры; Г
- нервный аппарат; диффузно распределенные нервные клетки в эктодерме:
1
- подошва; 2
-стебелек; 3
- туловище; 4
- гастральная полость; 5 - щупальце (стенка и полость); 6
- гипостом и ротовое отверстие в нем; 7
- эктодерма; 8 -
эндодерма; 9 -
опорная пластинка; 10
- место перехода эктодермы в эндодерму; 11 - 16 -
клетки гидры (11
- стрекательные, 12
- чувствительные, 13
- промежуточные (интерстициальные), 14
- пищеварительные, 15
- железистые, 16
- нервные)
Примитивная покровная ткань , которую они образуют, изолирует внутренние части тела животного от внешней среды и защищает их от воздействия последней. Эндодермальные клетки также в большей своей части однородны, хотя и кажутся внешне различными из-за образования временных протоплазматических выростов-псевдолодий. Эти клетки вытянуты поперек тела, одним концом обращены к эктодерме, а другим - внутрь тела; каждая из них снабжена одним-двумя жгутиками (на препарате не обнаруживаются). Это пищеварительные клетки , осуществляющие переваривание пищи и всасывание; комочки пищи захватываются псевдоподиями, а непереваримые остатки выбрасываются каждой клеткой самостоятельно. Процесс внутриклеточного пищеварения у гидры примитивен и напоминает подобный процесс у простейших. Так как эктодерма и эндодерма образованы двумя группами специализированных клеток, гидра служит примером начальной дифференцировки клеточных элементов в многоклеточном организме и образования примитивных тканей (рис. 25).
Питательные вещества частично ассимилируются пищеварительными клетками эндодермы, частично транспортируются по промежуточному неклеточному слою; эктодермальные клетки; получают питательные вещества через опорную пластинку, а возможно - непосредственно от пищеварительных, через свои отростки, прободающие опорную пластинку. Очевидно, опорная пластинка, хотя и лишенная клеточного строения, играет весьма существенную роль в жизни гидры.
Ход работы. 1. Ознакомиться со строением стенки тела гидры. Рассмотреть при малом увеличении микроскопа расположение слоев в стенке тела гидры на постоянном, окрашенном препарате медианного среза через тело животного. 2, Зарисовать схематично стенку тела (контурно, без изображения границ между клетками); отметить на рисунке эктодерму, эндодерму к опорную пластинку и указать их функции,
Работа 3. Гастроваекулярная полость. Она открывается на оральном конце ртом, служащим единственным отверстием, через которое полость сообщается с внешней средой (см. рис. 25). Всюду, включая ротовой конус, она окружена (или выстлана) эндодермой. Оба клеточных слоя граничат у ротового отверстия. Обоими жгутиками эндодермальные клечки создают токи воды в полости.
В эндодерме имеются особые клетки - железистые (на препарате не видимые), - которые выделяют пищеварительные соки в полость (см. рис. 25, 26). Пища, (например, пойманные рачки) через ротовое отверстие попадает в полость, где она частично переваривается. Непереваримые остатки пищи удаляются через то же единственное отверстие, которое служит
Рис. 26. Изолированные клетки гидры: А
- эпителиально-мускульная клетка эктодермы (сильно увеличена). Совокупность сократимых мускульных волоконец в отростке на рисунке залита тушью, вокруг нее - слой прозрачной протоплазмы; Б
- группа клеток эндодермы. Между пищеварительными клетками одна железистая и одна чувствительная; В
- интерстициальная клетка между двумя эндодермальными клетками:
1
- 8
- эпителиально-мускульная клетка (1
- эпителиальный участок, 2
- ядро, 3
- протоплазма, 4
- включения, вакуоли, 5
- наружный кутикулярный слой, 6 -
мышечный отросток, 7
- протоплазматический футляр, 8
- мускульные волоконца); 9
- эндодер. малыше клетки; 10 -
их жгутики; 11 -
железистая клетка; 12 -
опорная пластинка;.
13
- чувствительная клетка; 14
- интерстициальная клетка
не только ртом, но и порошицей. Полость гидры продолжается и в такие участки тела, как стебелек и щупальца (см. рис. 24); сюда проникают переваренные вещества; переваривания же пища здесь не происходит.
У гидры осуществляется двойственное пищеварение: внутриклеточное - более примитивное (описано выше) и внеклеточное , или полостное свойственное многоклеточным животным и впервые возникшее у кишечнополостных,.
Морфологически и функционально полость гидры соответствует кишечнику высших животных и может быть названа гастральной . Особой системы, транспортирующей питательные вещества, у гидры нет; частично эту функцию выполняет та же полость, которая поэтому называется гастроваскулярной .
Ход работы. 1, На микропрепарате продольного разреза при малом увеличении микроокопа рассмотреть форму гастроваскулярной полости и ее положение в теле гидры. Обратить внимание на выстилку полости (на всем ее протяжении) эндодермальными клетками. В этом нужно убедиться, рассмотрев гипостом при большом увеличении микроскопа. 2. Найти участки гастроваскулярной полости, не участвующие в переваривании пищи. Все наблюдения зарисовать, обозначив на рисунке
функции различных участков полости. 3, Рассмотреть и зарисовать при малом увеличении микроскопа поперечный срез через тело гидры. Показать на рисунке цилиндрическую форму тела, расположение клеточных слоев и опорной пластинки, различие между эктодермальными и эндодермальными клетками, замкнутость полости (не считая ротового отверстия).
Работа 4. Клеточные элементы гидры. При всех морфологических и физиологических различиях клетки обоих слоев у гидры сходны настолько, что составляют единый тип эпителиально-мускульных клеток (см. рис. 26). Каждая из них имеет пузыревидный или цилиндрический участок с ядром в центре его; это эпителиальная часть, образующая покровы в эктодерме и пищеварительный слой в эндодерме, У основания клетки отходят сократительные отростки - мышечный элемент клетки.
Двойственному характеру в строении клетки соответствует двойственное название этого типа клеток.
Мускульные отростки эпителиально-мышечных клеток прилегают к опорной пластинке. В эктодерме они располагаются вдоль тела (на препарате это не видно), и сокращением их тело гидры укорачивается; в эндодерме, напротив, они направлены поперек тела и при их сокращении тело гидры уменьшается в поперечном сечении и вытягивается в длину. Так попеременным действием мускульных отростков клеток эктодермы и эндодермы осуществляется сокращение и вытягивание в длину гидры.
Эпителиальные участки выглядят по-разному, в зависимости от места расположения клетки: в наружном или внутреннем слое, в туловище или в подошве.
Двойственному характеру строения эпителиально-мускульной клетки соответствует двойственная функция.
Очень мелкие клеточные элементы - стрекательные клетки (крапивные клетки, книдобласты ) - расположены группами в эктодерме щупальца (рис. 27). Центр такой группы, называемой стрекательной батареей , занят относительно крупной клеткой, - пенетрантой и несколькими более мелкими - вольвентами. Менее многочисленные стрекательные батареи имеются также в эктодерме туловищного отдела. Наиболее общие черты книд об ластов таковы: протоплазматическое тело, особый клеточный органоид - стрекательная капсула (книда) и с трудом различимый торчащий наружу тонкий шипик или короткий волосок, именуемый книдоциль (рис.27).
При более детальном ознакомлении с крапивными клетками можно различить три их формы. Пенетранты (рис. 27)
Рис. 27. Стрекальные клетки гидры: А
- пенетранта - первый тип стрекательных клеток; книдобласт изображен в покое (слева) и с выброшенной нитью (справа); Б
- вольвента; В
- отрезок щупальца гидры с батареями стрекательных клеток разных типов:
1
- пенетранты; 2
- вольвенты; 3
- глютинанты; 4 - 13 -
элементы стрекательных клеток (4
- крышечка; 5-книдобласт, протоплазма и ядро, 6
- капсула, 7
- стенка капсулы, 8
- нить, 9
- шейка, 10
- конус, 11
- стилеты, 12
- шипики, 13
- книдоциль)
обладают большой грушевидной формы капсулой; стенка ее прочна и эластична. В капсуле лежит спирально Свернутая длинная тонкая цилиндрическая трубочка - стрекательная нить , соединенная со стенкой капсулы посредством шейки -
расширения нити, на внутренней стенке которой расположено три заостренных стилета и несколько шипиков.
В покое капсула закрыта крышечкой, над которой выступает книдоциль; специфическое раздражение его (механическое и, возможно, химическое) приводит книдобласт в действие (см. рис. 27). Крышечка открывается, из отверстия книды выдвигается шейка; стилеты, направленные заостренным концом вперед, вонзаются в тело жертвы и, разворачиваясь, расширяют ранку, в последнюю проникает стрекательная нить, которая при этом выворачивается наизнанку; ядовитая жидкость, внесенная нитью в ранку, парализует или убивает жертву. Действие пенетранты (от раздражения кницодютя до проникновения яда) протекает мгновенно.
Вольвенты устроены несколько проще. Их книды лишены ядовитой жидкости и шейки с стилетами и шипиками. Выброшенные при раздражении стрекательные нити спирально обвиваются вокруг плавательных щетинок (на ножках, или антеннах рачка) и создают этим механическое препятствие для движения добычи. Менее ясна роль глютинант (больших и малых).
Крапивные клетки служат гидре приспособлением к защите н нападению. На вытянутых и медленно передвигающихся щупальцах при раздражении приводятся в действие одновременно многочисленные стрекательные батареи. Книдобласт действует один раз; выбывший из строя заменяется новым, формирующимся из запасных недифференцированных клеток.
Помимо изучаемых на практических занятиях специализированных групп клеток (эпителиально-мускульные, железистые и крапивные), гидра обладает еще и другими клетками, которые трудно изучить на лабораторном занятии. Тем не менее для полноты описания ниже приводятся важнейшие черты и этих клеток.
Интерстициальные клетки, или сокращенно "i-клетки" - многочисленные мелкие клеточки, расположенные группами в промежутках, между эпителиально-мышечными клетками у их основаниями этому соответствует наименование их как промежуточные (см. рис. 26). Из них путем превращения образуются стрекательные клетки (см. выше) и некоторые другие клеточные элементы. Поэтому их называют еще запасными клетками. Они находятся в состоянии недифференцированном и специализируются в клетки того или иного типа в результате сложного процесса развития.
Чувствительные клетки сосредоточены, по преимуществу, в эктодерме (см. рис. 26); они отличаются удлиненной формой; заостренным концом они выходят наружу, а противоположным - к опорной пластинке, вдоль которой простираются их отростки. Своим основанием чувствительные клетки, по-видимому, вступают в связь с нервными элементами.
Нервные клетки разбросаны более равномерно по всему телу гидры, образуя в совокупности нервную систему диффузного характера (см. рис. 25); лишь в области гипостома и подошвы имеется более богатое их скопление, но нервного центра или вообще нервных узлов у гидры еще нет. Нервные клетки связаны между собой отростками (см. рис. 25), образующими нечто вроде сети, узелки которой представлены нервными клетками; по этому признаку нервная система гидры называется сетевидной . Как и чувствительные, нервные клетки сосредоточены главным образом в эктодерме.
Раздражение из внешней среды (химическое, механическое, исключая раздражение книдобластов) воспринимается чувствительными клетками, а возбуждение, им вызванное, передается нервным клеткам и медленно диффузию распространяется на всю систему. Ответные движения гидры выражаются
в форме сжатия всего тела, т. е. В форме общей реакции, несмотря на местный характер раздражения. Все это - свидетельство низкого уровня, на котором находится нервная система гидр. Тем не менее она уже выполняет роль органа, связывающего структурные элементы Б единое целое (нервные связи в организме), а организм в целом - с внешней средой.
Ход работы, 1. На микропрепарате продольного разреза (или на тотальном) рассмотреть под микроскопом при большом увеличении небольшой участок щупальца. Изучить внешний вид стрекательных клеток, их расположение в теле и образованные ими стрекательные батареи. Изученный участок щупальца зарисовать с изображением обоих клеточных слоев, участка гастроваскулярнрй полости и стрекательной батареи, 2. На микропрепарате, изготовленном заранее из мацерированной ткани (см. стр. 12), рассмотреть и зарисовать при большом увеличении разные формы стрекательных клеток и эпителиально-мускульную клетку. Отметить детали строения и указать их функцию.
Работа 5. Размножение гидры. Гидры размножаются как вегетативным, так и половым путем.
Вегетативная форма размножения - почкование - осуществляется следующим образом. В нижней части туловищного отдела гидры как конусообразный бугорок возникает почка. На дистальном конце ее (см. рис, 24) появляется несколько небольших бугорков, превращающихся в щупальца; в центре между ними прорывается ротовое отверстие. На проксимальном конце почки формируется стебелек и подошва. В формировании почки участие принимают клетки эктодермы, эндодермы и материал опорной пластинки. Гастральная полость материнского организма продолжается в полость почки. Вполне развитая почка отделяется от родительской особи и переходит к самостоятельному существованию.
Органы полового размножения представлены у гидр половыми железами, или гонадами (см. рис. 24). Яичник расположен в нижней части туловищного отдела; яйцевидная клетка в эктодерме, окруженная особыми питательными клетками, представляет крупного размера яйцо с многочисленными выростами, напоминающими псевдоподии. Над яйцом утончившаяся эктодерма прорывается. Семенники с многочисленными сперматозоидами формируются в дистальной части (ближе к оральному концу) туловищного отдела, также в эктодерме. Через разрыв эктодермы сперматозоиды выходят в воду и, достигнув яйца, оплодотворяют его. У гидр раздельнополых одна особь несет либо мужскую, либо женскую гонаду; у
гермафродитных , т. е. обоеполых, у одной и той же особи формируется и семенник и яичник.
Ход работы. 1. Ознакомиться с внешним видом почки на живой гидре или на микропрепарате (тотальном или продольного среза). Выяснить связь клеточных слоев и полости почки с соответствующими структурами материнского организма. Наблюдения зарисовать при малом увеличении микроскопа. 2. На препарате продольного разреза нужно рассмотреть и зарисовать при малом увеличении микроскопа общий вид половых желез гидры.
Дистальный, от латинского дистар - отдаленный от центра или оси тела; в данном случае отдаленный от материнского тела.
Проксимальный, от латинского проксимус - ближайший (ближе расположенный к оси тела или центру).
1: Гермафродитный, от греческого гермафродитос - организм с половыми органами обоих полов.
Первым человеком, который увидел и описал гидру, был изобретатель микроскопа и крупнейший натуралист XVII-XVIII веков А. Левенгук.
Разглядывая под своим примитивным микроскопом водные растения, он увидел странное существо с «руками в виде рогов». Левенгуку даже удалось наблюдать почкование гидры и разглядеть ее стрекательные клетки.
Строение пресноводной гидры
Гидра (Hydra) - типичный представитель кишечнополостных животных. Форма ее тела трубковидная, на переднем конце находится ротовое отверстие, окруженное венчиком из 5-12 щупалец. Сразу под щупальцами у гидры имеется небольшое сужение - шейка, отделяющая голову от туловища. Задний конец гидры сужен в более или менее длинную ножку, или стебелек, с подошвой на конце. Сытая гидра имеет длину не более 5-8 миллиметров, голодная значительно длиннее.
Тело гидры, как и у всех кишечнополостных, состоит из двух слоев клеток. Во внешнем слое клетки разнообразны: часть из них выполняют роль органов поражения добычи (стрекательные клетки), другие выделяют слизь, третьи обладают сократимостью. Во внешнем слое рассеяны и нервные клетки, отростки которых образуют сеть, покрывающую все тело гидры.
Гидра - один из немногих представителей пресноводных кишечнополостных, основная масса которых является обитателями моря. В природе гидры встречаются в различных водоемах: в прудах и озерах среди водных растений, на корешках ряски, зеленым ковром покрывающей канавы и ямы с водой, небольшие пруды и речные заводи. В водоемах с чистой водой гидр можно встретить на голых камнях у самого берега, где иногда они образуют бархатистый ковер. Гидры светолюбивы, поэтому держатся обычно на неглубоких местах вблизи берегов. Они способны различать направление потока света и двигаются в сторону его источника. При содержании в аквариуме всегда перебираются на освещенную стенку.
Если набрать в сосуд с водой побольше водных растений, то можно наблюдать гидр, ползающих по стенкам сосуда и листьям растений. Подошва гидры выделяет клейкое вещество, за счет которого она прочно закрепляется на камнях, растениях или стенках аквариума, и отделить ее нелегко. Изредка гидра перемещается в поисках пищи. В аквариуме можно отмечать ежедневно точкой на стекле места ее прикрепления. Такой опыт показывает, что за несколько дней передвижение гидры не превышает 2-3 сантиметров. Чтобы переменить место, гидра временно приклеивается к стеклу щупальцами, отделяет подошву и подтягивает ее к переднему концу. Прикрепившись подошвой, гидра распрямляется и снова опирается щупальцами еще на шаг вперед. Такой способ передвижения похож на то, как ходит гусеница бабочек пядениц, называемая в просторечьи «землемер». Только гусеница подтягивает задний конец к переднему, а затем снова двигает вперед головной конец. Гидра же при такой ходьбе все время переворачивается через голову и таким образом передвигается относительно быстро. Существует и другой, гораздо более медленный способ передвижения - скольжение на подошве. Усилием мускулатуры подошвы гидра еле заметно сдвигается с места. Некоторое время гидры могут плавать в воде: открепившись от субстрата, расправив щупальца, они медленно падают на дно. На подошве может образовываться пузырек газа, который увлекает животное вверх.
Как питаются пресноводные гидры
Гидра - хищник, пищей ей служат инфузории, мелкие рачки - дафнии, циклопы и другие, иногда попадается более крупная добыча в виде личинки комара или небольшого червя. Рыбоводческим прудам гидры даже могут наносить вред, поедая выклюнувшихся из икры мальков рыб.
Охоту гидры легко наблюдать в аквариуме. Широко раскинув свои щупальца, так что они образуют ловчую сеть, гидра висит щупальцами вниз. Если долго наблюдать за сидящей гидрой, можно видеть, что ее тело все время медленно раскачивается, описывая передним концом круг. Плывущий мимо циклоп задевает за щупальца и начинает биться, чтобы освободиться, но скоро, пораженный стрекательными клетками, затихает. Парализованная добыча подтягивается щупальцем ко рту и поглощается. При успешной охоте маленький хищник раздувается от проглоченных рачков, темные глазки которых просвечивают сквозь стенки тела. Гидра может проглотить и добычу крупнее ее самой. При этом рот хищницы широко раскрывается, а стенки тела растягиваются. Иногда изо рта гидры торчит часть непоместившейся добычи.
Размножение гидры пресноводной
При хорошем питании гидра быстро начинает почковаться. Рост почки от маленького бугорка до вполне сформированной, но еще сидящей на теле материнской особи, гидры занимает несколько дней. Часто, пока молодая гидра еще не отделилась от старой особи, на теле последней уже образуется вторая и третья почки. Так происходит бесполое размножение, половое размножение наблюдается чаще под осень при понижении температуры воды. На теле гидры появляются вздутия - половые железы, одни из которых содержат яйцевые клетки, а другие - мужские половые клетки, которые, свободно плавая в воде, проникают в полость тела других гидр и оплодотворяют неподвижные яйцеклетки.
После образования яиц старая гидра обычно погибает, а из яиц при благоприятных условиях выходят молодые гидры.
Регенерация у пресноводной гидры
Гидры обладают необыкновенной способностью к регенерации. У разрезанной на две части гидры очень быстро отрастают щупальца на нижней части и подошва на верхней. В истории зоологии знамениты замечательные эксперименты с гидрой, проведенные в середине XVII в. голландским учителем Трамбле. Ему не только удавалось получать целых гидр из мелких кусочков, но даже сращивать друг с другом половинки разных гидр, выворачивать их тело наизнанку, получать семиглавого полипа, похожего на лернейскую гидру из мифов Древней Греции. С тех пор этого полипа и стали называть гидрой.
В водоемах нашей страны обитает 4 вида гидр, которые мало отличаются друг от друга. Один из видов характеризуется яркой зеленой окраской, которая обусловлена наличием в теле гидр симбиотических водорослей - зоохлорелл. Из наших гидр наиболее известны стебельчатая, или бурая гцдра (Hydra oligactis) и бесстебельчатая, или обыкновенная гидра (Н. vulgaris).
Отличается более сложными процессами жизнедеятельности по сравнению с первыми многоклеточными организмами - губками. С какими особенностями строения это связано? Давайте разберемся вместе.
Что такое гидра в мифологии
Данный биологический вид получил свое название из-за схожих черт с мифологическим героем - Лернейской гидрой. Согласно легенде, это было змееподобное чудовище с ядовитым дыханием. Тело гидры имело несколько голов. Победить ее не удавалось никому - на месте срубленной головы сразу вырастало несколько новых.
Обитала Лернейская гидра в озере Лерна, где оберегала вход в подземное царство Аида. И только Геракл смог отрубить ее бессмертную голову. После он закопал ее в землю и завалил тяжелым камнем. Это второй подвиг Геракла из двенадцати.
Гидра: биология
Высокая способность к восстановлению утраченных частей тела или регенерации свойственна и для пресноводной гидры. Это животное является представителем типа кишечнополостных. Так что такое одиночный пресноводный полип, который ведет исключительно прикрепленный образ жизни.
Общая характеристика кишечнополостных
Как и все кишечнополостные, гидра является водным обитателем. Она предпочитает мелкие лужи, озера или реки с небольшим течением, которые позволяют им прикрепляться к растениям или придонным предметам.
Классы кишечнополостных представлены гидроидными, медузами и коралловыми полипами. Для всех их представителей характерна лучевая, или радиальная симметрия. Эта черта строения связана с малоподвижным образом жизни. При этом в центре тела животного можно поставить воображаемую точку, от которой во все стороны провести лучи.
Все кишечнополостные являются многоклеточными животными, однако они не образуют тканей. Их тело представлено двумя слоями специализированных клеток. Внутри расположена кишечная полость, в которой происходит переваривание пищи. Различные классы кишечнополостных различаются образом жизни:
- Гидроидные прикрепляются к субстрату при помощи подошвы и являются одиночными.
- Коралловые полипы также неподвижны, но образуют колонии, в состав которых сотни тысяч особей.
- Медузы активно плавают в толще воды. При этом их колокол сокращается и вода с силой выталкивается. Такое движение называется реактивным.
Строение тела
Тело пресноводной гидры имеет вид стебелька. Его основание называется подошвой. С его помощью происходит прикрепление животного к подводным предметам. На противоположном конце тела находится ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Оно ведет в кишечную полость.
Стенки тела гидры состоят из двух слоев клеток. Наружный называется эктодермой. В его состав входят кожно-мускульные, нервные, промежуточные и стрекательные клетки. Внутренний слой, или энтодерма, образован другими их типами - пищеварительными и железистыми. Между слоями тела находится слой межклеточного вещества, который имеет вид пластинки.
Типы клеток и процессы жизнедеятельности
Поскольку в теле гидры не образуется ни тканей, ни органов, все физиологические процессы осуществляются с помощью специализированных клеток. Так, эпителиально-мускульные обеспечивают движение. Да, несмотря на прикрепленный образ жизни, гидроидные способны к перемещению. При этом сначала сокращаются эпителиально-мускульные клетки одной стороны тела, животное "наклоняется", встает на щупальца и снова опускается на подошву. Такое движение называют шагающим.
Между эпителиально-мускульными находятся нервные клетки звездчатой формы. С их помощью животное воспринимает раздражения из окружающей среды и определенным образом отвечает на них. К примеру, если дотронуться до гидры иголкой, она сжимается.
Эктодерма содержит и промежуточные клетки. Они способны к удивительным превращениям. При необходимости, из них формируются клетки любого типа. Именно они обусловливают высокий уровень регенерации этих животных. Известно, что гидра может полностью восстановиться из 1/200 своей части или кашеобразного состояния.
Из промежуточных клеток формируются и половые. Это происходит с наступлением осени. При этом яйцеклетки и сперматозоиды сливаются, образуя зиготу, а материнский организм погибает. Весной из них развиваются молодые особи. Летом путем почкования - на ее теле формируется небольшой бугорок, который увеличивается в размерах, приобретая черты взрослого организма. По мере роста он отщепляется и переходит к самостоятельному существованию.
В энтодерме кишечнополостных расположены пищеварительные клетки. В них происходит расщепление питательных веществ. А выделяют в кишечную полость ферменты, под воздействием которых пища распадается на кусочки. Таким образом, для гидры характерны два типа пищеварения. Они называются внутриклеточным и полостным.
Стрекательные клетки
Невозможно ответить на вопрос, что такое гидра, если не познакомиться с особенностями В природе они встречаются только у кишечнополостных животных. С их помощью осуществляется защита, поражение и удержание добычи. Поэтому их основное количество расположено на щупальцах.
Стрекательная клетка состоит из капсулы со спирально закрученной нитью. На поверхности этой структуры находится чувствительный волосок. Именно его задевает проплывающая мимо добыча. В результате нить раскручивается и с силой впивается в тело жертвы, парализуя ее.
По типу питания кишечнополостные, гидра в частности, являются гетеротрофными хищниками. Они питаются небольшими водными беспозвоночными. К примеру, дафниями, циклопами, олигохетами, коловратками, блохами, личинками комаров и мальками рыб.
Значение кишечнополостных
Значение гидры в природе прежде всего заключается в том, что она играет роль биологического фильтратора. Она очищает воду от взвешенных частиц, которые употребляет в пищу. Это важное звено цепей питания пресных водоемов. Гидрами питаются некоторые ветвистоусые рачки, турбеллярии и рыбы, размер которых превышает 4 см. Мальков гидра сама поражает ядом стрекательных клеток.
А вот ученые на вопрос, что такое гидра, наверняка ответят, что это известный объект лабораторных исследований. На этих кишечнополостных изучают особенности процессов регенерации, физиологии низших многоклеточных, почкования.
Итак, пресноводная гидра является представителем класса Гидроидные Это многоклеточное двухслойное животное с лучевой симметрией, тело которого состоит из нескольких типов специализированных клеток.
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.
