Клетки гидры. Гидра (род) - Клеточный состав тела За что отвечает железистая клетка у гидры

В статье читатели смогут узнать, что такое гидра. А также познакомится с историей открытия, особенностями данного животного и местом обитания.

История открытия животного

Прежде всего следует дать научное определение. Пресноводная гидра - это род сидячих (по образу жизни) кишечнополостных, относящихся к классу гидроидных. Представители этого рода обитают в реках с относительно медленным течением или стоячих водоемах. Они крепятся к грунту (дну) или растениям. Это малоподвижный одиночный полип.

Первые данные о том, что такое гидра, дал нидерландский ученый, конструктор микроскопа Антони ван Левенгук. Он являлся также основоположником научной микроскопии.

Более подробное описание, а также процессы питания, движения, размножения и регенерации гидры раскрыл швейцарский ученый Авраам Трамбле. Свои результаты он описал в книге "Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов".

Данные открытия, которые стали предметом разговоров, принесли большую славу ученому. В настоящее время считается, что именно опыты по изучению регенерации рода послужили толчком к возникновению экспериментальной зоологии.

Уже позже Карлом Линнеем роду было дано научное название, которое исходило из древнегреческих мифов о Лернейской Гидре. Возможно, ученый связал название рода с мифическим существом ввиду его регенерационных способностей: когда гидре отрубали голову, на ее месте вырастала другая.

Строение тела

Раскрывая тему "Что такое гидра?", следует дать и внешнее описание рода.

Длина туловища составляет от одного миллиметра до двух сантиметров, а иногда и немного больше. Тело гидры имеет цилиндрическую форму, спереди находится рот, окруженный щупальцами (их количество может достигать двенадцати). Сзади размещается подошва, с помощью которой животное может передвигаться и прикрепляться к чему-либо. На ней есть узкая пора, через нее выделяется из кишечной полости жидкость и пузырьки газа. Особь вместе с этим пузырьком открепляется от опоры и всплывает. При этом голова находится в толще воды. Таким способом особь расселяется по водоёму.

Строение гидры простое. Иначе говоря, тело представляет собой мешок, стенки которого состоят из двух слоев.

Жизненные процессы

Говоря о процессах дыхания и выделения, следует сказать: оба процесса происходят по всей поверхности тела. В выделении важную роль играют клеточные вакуоли, главной функцией которых является осморегуляторная. Ее суть заключается в том, что вакуоли выводят остатки воды, которые поступают в клетки вследствие процессов односторонней диффузии.

Благодаря наличию нервной системы, имеющей сетчатое строение, пресноводная гидра осуществляет простейшие рефлексы: животное реагирует на температуру, механическое раздражение, освещенность, на наличие химических веществ в водной среде и на другие факторы среды.

Основу питания гидры составляют мелкие беспозвоночные - циклопы, дафнии, олигохеты. Животное захватывает при помощи щупальцев добычу, яд стрекательной клетки довольно быстро поражает ее. Затем пища подносится щупальцами ко рту, который, благодаря сокращениям тела, как бы надевается на добычу. Остатки пищи гидра выбрасывает через рот.

Размножение гидры в благоприятных условиях происходит бесполым путем. На теле кишечнополостного образуется почка, которая некоторое время растет. Позже у нее появляются щупальца, а также прорывается рот. Молодая особь отделяется от материнской, прикрепляется к субстрату щупальцами и начинает вести самостоятельный образ жизни.

Половое размножение гидры начинается осенью. На ее теле образовываются половые железы, а в них - половые клетки. Большая часть особей раздельнополые, но встречается и гермафродитизм. Оплодотворение яйцеклетки происходит в теле материнской особи. Образованные зародыши развиваются, а зимой взрослая особь погибает, а зародыши зимуют на дне водоема. На этот период они впадают в процесс анабиоза. Таким образом, развитие у гидр прямое.

Нервная система гидры

Как говорилось выше, у гидры она сетчатая. В одном из слоев тела нервные клетки образуют рассеянную нервную систему. В другом слое не много нервных клеток. Всего в теле животного около пяти тысяч нейронов. У особи нервные сплетения есть на щупальцах, подошве и возле рта. Последние исследования показали, что гидра имеет нервное околоротовое кольцо, очень похожее на нервное кольцо гидромедузы.

У животного нет определенного деления нейронов на отдельные группы. Одна клетка воспринимает раздражение и передает сигнал мускульным. Есть в ее нервной системе химические и электрические синапсы (место контакта двух нейронов).

Также у этого примитивного животного обнаружены белки опсины. Есть предположение, что у опсинов человека и гидры общее происхождение.

Рост и способность к регенерации

Клетки гидры обновляются постоянно. Они делятся в средней части туловища, затем двигаются к подошве и щупальцам. Именно здесь они гибнут и слущиваются. Если возникает избыток делящихся клеток, то они перемещаются в почки в нижнюю часть тела.

У гидры есть способность к регенерации. Даже после поперечного разреза тела на несколько частей, каждая из них восстановится до исходного вида. Щупальца и рот восстанавливаются на той стороне, что была ближе к оральному концу туловища, а подошва - на другой стороне. Особь способна восстановится из небольших кусочков.

Кусочки тела хранят информацию о движении оси тела в структуре актинового цитоскелета. Изменение этой структуры приводит к нарушениям в процессе регенерации: может образоваться несколько осей.

Продолжительность жизни

Говоря о том, что такое гидра, важно сказать и о длительности жизненного цикла особей.

Еще в девятнадцатом веке была выдвинута гипотеза о том, что гидра бессмертна. Некоторые ученые на протяжении всего последующего столетия пытались ее доказать, а некоторые - опровергнуть. Лишь в 1997 году она все-таки была доказана Даниэлем Мартинесом с помощью эксперимента, который длился четыре года. Также есть мнение, что бессмертие гидры связано с высокой регенерацией. А то, что зимой в реках средней полосы взрослые особи погибают, связано, скорее всего, с нехваткой пищи или воздействием неблагоприятных факторов.

ТИП КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ (COELENTERATA)

Класс Гидроидные (Hydrozoa)

Гидра пресноводная (Hydra fusca)

Представителем гидроидных является гидра пресноводная. Гидра обитает в прудах, озерах, реках, имеет цилиндрическую форму. На одном конце находится рот, окруженный 5 - 12 тонкими длинными щупальцами, на другом - подошва. При помощи подошвы гидра прикрепляется к предметам. Тело гидры имеет длину 1 - 1,5 см.

Для гидры характерна радиальная симметрия (рис. 94).

Стенки тела гидры состоят из двух слоев: наружного - эктодермы и внутреннего - энтодермы. Между ними находится бесструктурная масса - мезоглея.

Внутри тела гидры находится гастральная полость.

Ротовое отверстие служит для приема пищи и удаления непереваренных остатков (рис. 95).

Рис. 94. Продольный разрез пресноводной гидры.

Клетки эктодермы дифференцированы на эпителиальные, эпителиально-мускульные, интерстициальные (промежуточные), стрекательные, нервные.

Эпителиально-мускульные клетки имеют тело и два сократительных отростка. Эти отростки располагаются вдоль тела. При их сокращении тело утолщается и укорачивается.

Между эпителиально-мускульными клетками располагаются мелкие интерстициальные клетки. За их счет формируются половые и стрекательные клетки. Стрекательные клетки содержат овальную стрекательную капсулу с плотными стенками. Капсула наполнена жидкостью; внутри капсулы находится спиральная нить, на поверхности клетки - тонкий осязательный волосок. При раздражении этого волоска стрекательная капсула выбрасывает наружу упругую нить. Стрекательные клетки служат гидре для нападения и защиты (рис. 96).

Рис. 95. Гидра Hydra fusca.

А - общий вид гидры; Б - продольный разрез: 1 - рот; 2 - гастральная полость; 3 - стебелек; 4 - подошва; 5 - яйцевая клетка; 6 - сперматозо- иды: 7 - эктодерма; 8 - энтодерма; В - поперечный разрез; Г - нервные клетки; Д - эктодермальная эпителиально-мускульная клетка: 1 - ядро; Е - продольный срез стенки тела гидры: 1 - клетка эктодермы; 2 - клетка энтодермы; 3 - мезоглея; 4 - нервная клетка; 5 - эпителиальномускульная клетка; 6 - интерстициальная клетка; 7 - базальная мембрана; 8 - стрекательная клетка; 9 - железистая клетка.

Рис. 96. Стрекательная клетка. 1 - стрекательная капсула; 2 - осязательный волосок; 3 - стрекательная нить с шипиками; 4 - шипы; 5 - ядро.

Рис. 97. Расположение нервных клеток в теле гидры (по Гессе).

Рис. 98. Раздражимость гидры.

В эктодерме находятся нервные клетки звездчатой формы. Они соединяются друг с другом отростками, образуя диффузную нервную систему (рис. 95 (г), 97, 98).

Энтодерма выстилает всю гастральную полость (рис. 99).

Рис. 99. Строение клетки энтодермы (внутреннего слоя) тела гидры.

Клетки энтодермы дифференцированы на эпителиально-мускуль- ные, пищеварительные, железистые, нервные.

Мускульные отростки энтодермальных эпителиально-мускульных клеток расположены поперечно по отношению к продольной оси тела. При их сокращении тело гидры сужается, становится тоньше.

Эпителиальная часть энтодермальных клеток, направленная в сторону гастральной полости, несет 1-3 жгутика и способна образовывать псевдоподии, которые могут захватывать мелкие пищевые частицы. Это внутриклеточное пищеварение.

Железистые клетки энтодермы выделяют пищеварительные соки непосредственно в гастральную полость, где также проис- ходит пищеварение. У гидры сочетается внутриклеточное и полостное пищеварение. Гидра питается дафниями, циклопами. Дышит гидра всей поверхностью тела.

Гидра размножается бесполым и половым путями (рис. 100).

При бесполом размножении на теле гидры образуются почки. Они постепенно увеличиваются в размере, принимают форму гидры и отделяются от материнского организма (рис. 101).

Рис. 100. Hydra fusca при небольшом увеличении.

А - гидра с мужскими гонадами; Б - гидра с женскими гонадами; В -

почкующаяся гидра (по Полянскому).

Рис. 101. Почкование гидры.

При понижении температуры гидра размножается половым путем.

Гидра - гермафродит. Половые клетки образуются из интерстициальных клеток эктодермы. В местах образования половых клеток появляются бугорки.

Рис. 102. Половое размножение гидры.

Яйцеклетки располагаются ближе к основанию, а сперматозоиды - ближе к ротовой части гидры. Оплодотворение перекрестное. Осенью яйцо оплодотворяется в теле матери, окружается плотной оболочкой, потом гидра погибает. Яйца остаются в состоянии покоя до весны, когда из них развиваются новые гидры (рис. 102).

Гидра способна к регенерации.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие организмы относятся к многоклеточным?

2. Кто является представителем класса гидроидных?

3. Где живет гидра?

4. Какое строение имеет гидра?

5. Из скольких слоев клеток состоит тело гидры?

6. Как дифференцированы клетки эктодермы?

7. Какое строение имеют и какие функции выполняют стрекательные клетки?

8. Как дифференцированы клетки энтодермы?

9. Как происходит пищеварение у гидры? 10.Как гидра размножается?

11.Как происходит бесполое размножение у гидры? 12. Как происходит половое размножение у гидры?

Ключевые слова темы «Подцарство Многоклеточные. Тип Кишечнополостные»

бугорки весна

внутриклеточное пищеварение

выполнение

гастральная полость

гермафродит

гидра

гидроидные дафния

дифференцировка диффузная нервная система жгутики

железистые клетки животные жидкость защита

звездчатая форма

кишечнополостные

клетки

клетки интерстициальные

клетки нервные

клетки стрекательные

клетки эпителиально-мускульные

клетки эпителиальные

материнский организм

мезоглея

многоклеточные

нападение

непереваренные остатки

образование

озеро

оплодотворение

организм

органы

осень

основание

осязательный волосок отношение

пищеварительные соки

пищевые частицы

поверхность

подошва

подцарство

предмет

представитель

прием пищи

процесс

пруд

псевдоподии работа

радиальная симметрия

раздражение

размеры

размножение бесполое

размножение половое

регенерация

результат

реки

род

ротовое отверстие

система

слои

сократительные отростки состояние покоя спиральная нить стенка тела стрекательная капсула тело тип ткани

упругая нить функции

функциональная единица

циклоп

щупальца

энтодерма

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).

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.

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:

1. скольжение подошвой;
2. шагание путем подтягивания тела при помощи щупалец (подобно гусеницам пяденицы);
3. 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

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.

Гидра обыкновенная обитает в пресноводных водоемах, крепится одной стороной своего тела к водным растениям и подводным объектам, ведет малоподвижный образ жизни, питается мелкими членистоногими (дафниями, циклопами и др.). Гидра является типичным представителем кишечнополостных и обладает характерными особенностями их строения.

Внешнее строение гидры

Размер тела гидры около 1 см без учета длины щупалец. Тело имеет цилиндрическую форму. С одной стороны находится ротовое отверстие, окруженное щупальцами . С другой стороны - подошва , им животное крепится с предметам.

Количество щупалец может быть различным (от 4 до 12).

Гидра имеет жизненную форму одиночный полип (т. е. колоний не образует, так как при бесполом размножении дочерние особи полностью отделяются от материнской; также гидра не образует медуз). Бесполое размножение осуществляется почкованием . При этом в нижней половине тела гидры вырастает новая маленькая гидра.

Гидра способна менять свою форму тела в определенных пределах. Она может изгибаться, наклоняться, укорачиваться и удлиняться, вытягивать щупальца.

Как все кишечнополостные по внутреннему строению тела гидра представляет собой двухслойный мешок, образующий замкнутую (есть только ротовое отверстие) кишечную полость . Внешний слой клеток называется эктодермой , внутренний - энтодермой . Между ними находится студенистое вещество мезоглея , в основном выполняющая опорную функцию. В состав эктодермы и энтодермы входят несколько разновидностей клеток.

Больше всего в эктодерме эпителиально-мускульных клеток . В основании этих клеток (ближе к мезоглее) есть мускульные волоконца, сокращение и расслабление которых обеспечивает движение гидры.

У гидры есть несколько разновидностей стрекательных клеток . Больше всего их на щупальцах, где они располагаются группами (батареями). В стрекательной клетке есть капсула со свернутой нитью. На поверхности клетки наружу «смотрит» чувствительный волосок. Когда жертвы гидры проплывают мимо и касаются волосков, то из клетки выстреливает стрекательная нить. У одних стрекательных клеток нити пробивают покров членистоногого, у других - впрыскивают внутрь яд, у третьих - прилипают к жертве.

Среди клеток эктодермы у гидры есть нервные клетки . У каждой клетки есть множество отростков. Соединяясь с их помощью, нервные клетки образуют нервную систему гидры. Такая нервная система называется диффузной. Сигналы от одной клетки передаются по сети другим. Некоторые отростки нервных клеток контактируют с эпителиально-мускульными клетками и заставляют их, когда надо, сокращаться.

У гидр есть промежуточные клетки . От них образуются другие типы клеток, кроме эпителиально-мускульных и пищеварительно-мускульных. Все эти клетки обеспечивают высокую способность гидры к регенерации, т. е. восстановлению утраченных частей тела.

В теле гидры осенью образуются половые клетки . В бугорках на ее теле развиваются либо сперматозоиды, либо яйцеклетки.

В состав энтодермы входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.

У пищеварительно-мускульной клетки со стороны, обращенной к мезоглее, есть мускульное волоконце, как и у эпителиально-мускульных клеток. С другой стороны, обращенной в кишечную полость, клетка имеет жгутики (как у эвглены) и образует ложноножки (как у амебы). Пищеварительная клетка подгребает жгутиками пищевые частицы и захватывает их ложноножками. После этого внутри клетки образуется пищеварительная вакуоль. Полученные после переваривания питательные вещества используются не только самой клеткой, но и переправляются в другие типы клеток по специальным канальцам.

Железистые клетки выделяют в кишечную полость пищеварительный секрет, который обеспечивает распад добычи и ее частичное переваривание. У кишечнополостных сочетается полостное и внутриклеточное пищеварение.

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.