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.
Бесполое размножение гидры пресноводной
Почкование гидры выглядит сюрреалистично. Летом, при благоприятных условиях, на теле животного возникает бугорок, из которого, как в фантастическом фильме, постепенно растет новая гидра: появляются щупальца, между ними прорезается ротовое отверстие, удлиняется стебелек... Набравшись сил, достаточно увеличившись, «почка» отделяется от родительского тела и уходит во взрослую жизнь.
Половое размножение гидры
1. Начинается осенью, при неблагоприятных условиях среды. Вскоре гидры погибнут, но перед этим успеют выбросить зиготы в водоем.
2. Половые железы , гонады, располагаются в эктодерме , выглядят как небольшие бугорки.
3. У гидр-гермафродитов гонады находятся в разных местах: семенники у ротового конца, яичники у подошвы.
4. Оплодотворение перекрестное , проникают сперматозоиды к яйцеклеткам через микроотверстие в гонаде. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота ) дробится, происходит гаструляция , зародыш приобретает плотную оболочку и в состоянии анабиоза опускается на дно водоема для зимовки. Материнская особь гибнет, но весной ее заменит молоденькая гидра. Стадия личинки у гидры пресноводной отсутствует (хотя встречается у других гидроидных), следовательно, здесь мы наблюдаем прямое постэмбриональное развитие.
Морские гидроидные
Класс гидроидных включает в себя шесть отрядов, и видовое разнообразие здесь довольно велико. Например, в отличие от одиночной пресноводной гидры, полип обелия обитает в морской воде и создает колонии.
Гидроидный полип обелия. Ключевые особенности
1. Колония обелий внешне напоминает ветвящиеся кустарнички.
2. Кишечные полости обелий объединены.
3. Имеет две жизненные формы , чередование поколений - бесполое поколение (полип) сменяется половым (медуза).
4. Бесполое размножение методом почкования идет на веточках колонии. По достижению обелией определенного возраста, формируются веточки-гонозоиды, на которых появятся медузы.
5. На этой стадии образуются маленькие медузы до одного сантиметра в диаметре, с развитой мезоглеей. Именно они, отрываясь от «родителя», способствуют расселению колонии. По сути, медуза - это плавающий ртом вниз полип.
Жизненный цикл обелии
1. Колония полипов без остановки почкуется и разрастается.
2. Медузы , образовавшиеся на веточках колонии, раздельнополые .
3. Половые железы их находятся на ротовом стебельке или на нижней стороне зонтика.
4. Внешнее оплодотворение происходит в водной среде, куда из тела медузы выходят гонады.
5. Из зиготы формируется округлая личинка-планула , снабженная жгутиками, которая, поплавав в воде, опускается на дно.
6. На грунте она превращается в полип , который в свою очередь почкуется и образует молодую колонию.
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.
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).
Движение . Гидра может перемещаться с места на место. Передвижение это происходит по-разному: или гидра, дугообразно изгибаясь, присасывается щупальцами и отчасти железистыми клетками, окружающими рот, к субстрату и затем подтягивает подошву, или гидра как бы «кувыркается», прикрепляясь попеременно то подошвой, то щупальцами.
Питание . Стрекательные капсулы своими нитями опутывают добычу и парализуют ее. Обработанная таким образом добыча захватывается щупальцами и направляется в ротовое отверстие. Гидры могут «осилить» весьма крупную добычу, превосходящую их по величине, например даже мальков рыб. Растяжимость ротового отверстия и всего тела у них велика. Они очень прожорливы — одна гидра может проглотить за короткий срок до полдюжины дафний. Проглоченная пища попадает в гастральную полость. Пищеварение у гидр, по-видимому, комбинированное — внутри- и внеклеточное. Пищевые частицы затягиваются клетками энтодермы при помощи псев доподий внутрь и там перевариваются. В результате пищеварения в клет ках энтодермы накапливаются питательные вещества, там же появляются зернышки продуктов выделения, выбрасываемые время от времени небольшими порциями в гастральную полость. Продукты выделения, а также не переваренные части пищи выбрасываются наружу через ротовое отверстие
I — особь с мужскими гонадами; II —особь с женскими гонадами
Размножение . Размножаются гидры бесполым и половым путем. Пр; бесполом размножении на гидрах образуются почки, постепенна отрывающиеся от материнского организма. Почкование гидр при благоприятных условиях питания может проходить очень интенсивно; наблюдения показывают, что за 12 дней число гидр может увеличиться в 8 раз. В течение летнего периода гидры размножаются обычно почкованием, но с наступлением осени начинается половое размножение, причем гидры могу быть и гермафродитные и раздельнополые (стебельчатая гидра).
Половые продукты образуются в эктодерме из интерстициальных клеток. В этих местах эктодерма вздувается в виде бугорков, в которых образуются или многочисленные сперматозоиды, или одна амебовидная яйцеклетка. После оплодотворения, происходящего на теле гидры, яйце клетка покрывается оболочкой. Такое покрытое оболочкой яйцо перезимовывает, и весной из него выходит молодая гидра. Личиночная стадия гидр отсутствует.
Еще интересные статьи
