Гидра строение и функции. Гидра описание фото

К типу кишечнополостных относятся низшие многоклеточные организмы, тело которых состоит из двух слоев клеток и имеет лучевую симметрию. Для кишечнополостных характерно наличие стрекательных клеток.

Гидра

Известно около 9 000 видов. Наиболее типичным представителем является строение пресноводной гидры .

У пресноводного полипа гидры тело длиной до 1 см имеет вид мешочка, стенки которого состоят из двух слоев клеток: наружного эктодермы и внутреннего - энтодермы . Внутри тела имеется кишечная полость . На одном конце тела располагается рот , окруженный щупальцами. Ими гидра захватывает пищу и направляет в рот.

Другим концом - подошвой - гидра прикрепляется к подводным предметам, ведет постоянно неподвижный образ жизни. Иногда может передвигаться, изгибая тело в ту или иную сторону и перемещая подошву на другой предмет, к которому и прикрепляется. Основную массу эктодермы составляют кожно-мускульные клетки, у основания которых есть сократительные мускульные волоконца. При их сокращении тело гидры сжимается в комочек, одностороннее сокращение приводит к изгибу тела. У основания кожно-мускульных клеток лежат нервные клетки звездчатой формы с длинными отростками (очень примитивная нервная система).

На теле гидры, особенно на щупальцах, расположены стрекательные клетки , имеющие капсулу со стрекательной нитью . Из стрекательной клетки наружу выступает стрекательный волосок , при соприкосновении с которым в тело добычи вонзается стрекательная нить, ее яд убивает животное, которое потом щупальцами гидра заглатывает.

Основная функция энтодермы - переваривание пищи. Часть ее клеток выделяет пищеварительный сок, под влиянием которого в кишечной полости происходит частичное переваривание пищи. Непереваренные остатки пищи выбрасываются через рот. Энтодермальные клетки выполняют еще и выделительную функцию. Дышит гидра всей поверхностью.

Гидре свойственно как бесполое, так и половое размножение.

Бесполовое размножение называют почкованием . Оно происходит при благоприятных условиях. На стенках тела гидры образуются выпячивания - почки , на концах которых появляются щупальца, а между ними — рог. Маленькие гидры отделяются и живут самостоятельно.

При половом размножении на теле гидр образуются бугорки, в которых у одних особей образуются мелкие подвижные клетки - сперматозоиды , на других - крупные - яйцеклетки .

Созревшие сперматозоиды подплывают к гидре с яйцевой клеткой и проникают внутрь - ядра половых клеток сливаются. Происходит оплодотворение . Яйцеклетка превращается в яйцо , покрывшись плотной оболочкой. Гидра погибает, а яйцо падает на дно водоема и сохраняется там. Весной из него развивается маленькая гидра.

У гидры высоко развита способность восстанавливать утраченные и поврежденные части тела - регенерация.

Полипы и медузы

Среди представителей типа кишечнополостных, живущих в морях, встречаются сидячие формы - полипы и свободноплавающие - медузы . Среди полипов есть одиночные и колониальные формы. К одиночным морским полипам относится актиния . Она при помощи мускульной ноги может медленно передвигаться по дну. Одним из приспособлений передвижения на большие расстояния у актинии является симбиоз - сожительство ее с раком-отшельником: рак-отшельник менее заметен на дне, если на его раковине находится актиния, актиния же получает возможность передвигаться на большие расстояния, что увеличивает для нее возможность получать пищу.

Колониальные коралловые полипы могут быть разнообразны по форме (шаровидные, древовидные), имеют внешний или внутренний скелет из извести или рогоподобных органических веществ различной окраски. Их используют для изготовления ювелирных изделий.

Колониальные мадрепоровые полипы образуют на мелководье густые поселения - коралловые рифы и коралловые острова - атоллы , нередко являющиеся опасным препятствием для судоходства.

Медузы - плавающие хищники. Добычу убивают ядом стрекательных клеток . Их полупрозрачное тело имеет форму колокола или зонтика диаметром от 0,3 до 2 м. Пищеварительная полость у них состоит из центральной части и отходящих от нее каналов .

Нервная система имеет более сложное строение, чем у гидры. Кроме общего нервного скопления вокруг зонтика , имеется скопление нервных клеток, образующих совместно с отростками нервное кольцо .

У медуз есть светочувствительные глазки и органы равновесия . Передвигаются медузы реактивным способом за счет сокращения колокола, выталкивания из-под него воды.

Некоторые медузы (корнерот , крестовичок ) опасны для человека. Другие имеют промысловое значение, например ропилема , которая в Китае и Японии употребляются в пищу.

В благоприятных условиях гидры могут жить годами, десятилетиями и столетиями, не старея и не теряя в плодовитости.

С гидрами мы встречаемся ещё в школе: с одной стороны, гидрой звали мифическое чудище, фигурирующее в одном из подвигов Геракла, с другой - то же имя носят крохотные кишечнополостные, обитающие в пресноводных водоёмах. Размер их тела - всего 1-2 см, внешне они выглядят, как трубки с щупальцами на одном конце; но, несмотря на небольшие размеры и сидячий образ жизни, они всё-таки хищники, которые с помощью щупалец и находящихся в них стрекательных клеток обездвиживают и хватают добычу - существ ещё более мелких, чем сами гидры.

Гидра Hydra vulgaris с отпочковывающимся клоном. (Фото Konrad Wothe / Minden Pictures / Corbis.)

Компания гидр Hydra viridissima. (Фото Albert Lleal / Minden Pictures / Corbis.)

При этом у них есть одна особенность, которая упоминается в любом учебнике по биологии. Мы говорим о чрезвычайно развитой способности к регенерации: гидра может восстановить любую часть своего тела благодаря огромному запасу плюрипотентных стволовых клеток. Такие клетки способны бесконечно делиться и давать начало всем типам тканей, всем разновидностям других клеток. Но когда стволовая клетка в процессе дифференцировки становится мышечной, или нервной, или какой-то ещё, делиться она перестаёт. И у человека такие «всемогущие» стволовые клетки есть только на ранних этапах эмбрионального развития, а потом их запас быстро исчерпывается; вместо них появляются другие, более специализированные стволовые клетки, которые так же могут делиться очень много раз, но принадлежат они уже каким-то отдельным тканям. Гидре же повезло больше, с ней «всемогущие» стволовые клетки остаются на всю жизнь.

Но сколько длится жизнь гидры? Если она способна постоянно обновлять сама себя, следует ли отсюда, что она бессмертна? Известно, что даже стволовые клетки, которые есть у взрослых людей и животных, постепенно стареют и тем самым вносят свой вклад в общее старение организма. Может ли быть так, что гидре старение незнакомо? Джеймс Воупал (James W. Vaupel ) из Института демографических исследований Общества Макса Планка и его коллеги утверждают, что так оно и есть. В статье в журнале PNAS авторы работы описывают результаты многолетнего эксперимента с 2 256 гидрами «в главных ролях». Животные росли в лаборатории и в почти идеальных условиях: у каждого был свой участок, никакого недостатка в еде и регулярная, три раза в неделю, замена воды в аквариуме.

Старение легче всего заметить по увеличивающейся смертности (то есть в молодой популяции умирать будут реже, чем в старой) и по снижению плодовитости. Однако за восемь лет наблюдений ничего такого не случилось. Уровень смертности был всё время постоянным и составлял примерно один случай на 167 особей в год, независимо от возраста. (Среди обитателей лаборатории были 41-летние экземпляры, которые, однако, представляли собой клоны, то есть биологически они были гораздо старше, но как отдельно взятый индивидуум их наблюдали только последние несколько лет.) Плодовитость - у гидр, кроме бесполого самоклонирования, есть и половое размножение - тоже оставалась постоянной у 80%. У остальных 20% она то повышалась, то понижалась, что, вероятно, происходило из-за изменений в условиях обитания - ведь даже в лаборатории какие-то факторы остаются неучтёнными.

Конечно, в естественных условиях, с хищниками, болезнями и прочими экологическими неприятностями гидрам вряд ли в полной мере удаётся насладиться вечной юностью и бессмертием. Однако сами по себе они, очевидно, действительно не стареют и, как следствие, не умирают. Возможно, что на Земле есть ещё какие-то организмы с таким же удивительным свойством, но, если пытаться и дальше разгадывать биологическую загадку старения - и его отсутствия - гидра остаётся всё-таки наиболее удобным объектом исследования.

Два года назад тот же Джеймс Воупал с коллегами опубликовал в Nature статью, в которой говорилось о связи старения и продолжительности жизни. Оказалось, что у многих видов смертность никак не меняется с возрастом, а у некоторых вероятность умереть молодым оказывается даже выше. Гидра в той работе тоже присутствовала: согласно расчётам, даже через 1 400 лет 5% гидр в лабораторном аквариуме будут оставаться в живых (остальные просто равномерно умрут за такой более чем внушительный срок). Как видим, в целом результаты с этими кишечнополостными получились столь любопытными, что сейчас с ними сделали ещё одну отдельную статью.

Гидра биология описаниевнутреннее строение фото образ жизни питание размножение зашита от врагов

Латинское название Hydrida

Для характеристики строения гидроидного полипа можно воспользоваться в качестве примера пресноводными гидрами, сохраняющими весьма примитивные черты организации.

Внешнее и внутреннее строение

Гидры имеют удлиненное, мешковидное тело, способное довольно сильно вытягиваться и сжиматься почти в шаровидныи комочек. На одном конце помещается рот; этот конец называется ротовым или оральным полюсом. Рот расположен на небольшом возвышении - ротовом конусе, окруженном щупальцами, способными очень сильно вытягиваться и укорачиваться. В вытянутом состоянии щупальца в несколько раз превышают длину тела гидры. Количество щупалец различно: их может быть от 5 до 8, а у некоторых гидр и больше. У гидры различают центральный желудочный, несколько более расширенный отдел, переходящий в суженный стебелек, оканчивающийся подошвой. При помощи подошвы гидра прикрепляется к стеблям и листьям водных растений. Подошва расположена на конце тела, который называется аборальным полюсом (противоположным ротовому, или оральному).

Стенка тела гидры состоит из двух слоев клеток - эктодермы и энтодермы, разделенных тонкой базальной перепонкой, и ограничивает единственную полость - гастральную, открывающуюся наружу ротовым отверстием.

У гидр и других гидроидных эктодерма соприкасается с энтодермой по самому краю ротового отверстия. У пресноводных гидр гастральная полость продолжается и в полые внутри щупальца, а их стенки также образованы эктодермой и энтодермой.

Эктодерма и энтодерма гидры состоят из большого числа клеток различных типов. Главную массу клеток как эктодермы, так и энтодермы составляют эпителиально-мускульные клетки. Их наружная цилиндрическая часть похожа на обычные эпителиальные клетки, а основание, прилегающее к базальной перепонке, вытянуто веретенообразно и представляет собой два сократимых мускульных отростка. В эктодерме сократимые мускульные отростки этих клеток вытянуты в направлении продольной оси тела гидры. Их сокращения обусловливают укорочение тела и щупалец. В энтодерме мускульные отростки вытянуты в кольцевом направлении, поперек оси тела. Их сокращение оказывает противоположное действие: тело гидры и ее щупальца сужаются и одновременно удлиняются. Таким образом, мускульные волокна эпителиально-мускульных клеток эктодермы и энтодермы, противоположные по своему действию, составляют всю мускулатуру гидры.

Среди эпителиально-мускульных клеток расположены или поодиночке, или, чаще, группами различные стрекательные клетки. У одного и того же вида гидр, как правило, имеется несколько типов стрекательных клеток, выполняющих различные функции.

Наиболее интересны стрекательные клетки, обладающие крапивными свойствами, называемые пенетрантами. Эти клетки выбрасывают при раздражении длинную нить, которая вонзается в тело добычи. Стрекательные клетки обычно грушевидной формы. Внутри клетки помещается стрекательная капсула, прикрытая сверху крышечкой. Стенка капсулы продолжается внутрь, образуя шейку, которая переходит далее в полую нить, свернутую в спираль и замкнутую на конце. У места перехода шейки в нить внутри расположены три шипика, сложенные вместе и образующие стилет. Кроме того, шейка и стрекательная нить усажены изнутри мелкими шипиками. На поверхности стрекательной клетки расположен особый чувствительный волосок - книдоциль, при малейшем раздражении которого происходит выбрасывание стрекательной нити. Сначала открывается крышечка, вывертывается шейка, и стилет вонзается в покров жертвы, причем шипы, составляющие стилет, раздвигаются и расширяют отверстие. Сквозь это отверстие вывертывающаяся нить вонзается в тело. Внутри стрекательной капсулы содержатся вещества, обладающие крапивными свойствами и парализующие или убивающие добычу. Раз выстрелившая стрекательная нить не может быть вновь использована гидроидом. Такие клетки обычно погибают и заменяются новыми.

Другого рода стрекательные клетки гидр - вольвенты. Они не обладают крапивными свойствами, и выбрасываемые ими нити служат для удержания добычи. Они обвиваются вокруг волосков и щетинок ракообразных и т. п. Третья группа стрекательных клеток - это глютинанты. Они выбрасывают клейкие нити. Эти клетки имеют значение как при удержании добычи, так и при передвижении гидры. Стрекательные клетки обычно, особенно на щупальцах, расположены группами- «батареями».

В эктодерме находятся маленькие недифференцированные клетки, так называемые интерстициальные, за счет которых развиваются многие типы клеток, главным образом стрекательные и половые. Интерстициальные клетки расположены часто группами у основания эпителиально-мускульных клеток.

Восприятие раздражений у гидры связано с наличием в эктодерме чувствительных клеток, служащих рецепторами. Это узкие, высокие клеточки, имеющие на внешней стороне волосок. Глубже, в эктодерме, ближе к основанию кожно-мускульных клеток, расположены нервные клетки, снабженные отростками, при помощи которых они контактируют друг с другом, а также с рецепторными клетками и сократимыми волокнами кожно-мускульных клеток. Нервные клетки расположены в глубине эктодермы разбросанно, образуя своими отростками сплетение в виде сеточки, причем это сплетение гуще на околоротовом конусе, у основания щупалец и на подошве.

В эктодерме расположены также железистые клетки, выделяющие клейкие вещества. Они концентрируются на подошве и на щупальцах, помогая гидре временно прикрепляться к субстрату.

Таким образом, в эктодерме гидры имеются клетки следующих типов: эпителиально-мускульные, стрекательные, интерстициальные, нервные, чувствительные, железистые.

Энтодерма обладает меньшей дифференцировкой клеточных элементов. Если основные функции эктодермы защитная и двигательная, то основная функция энтодермы пищеварительная. В соответствии с этим большая часть клеток энтодермы состоит из эпителиально-мускульных клеток. Эти клетки снабжены 2-5 жгутиками (чаще двумя), а также способны образовывать на поверхности псевдоподии, захватывать ими, а за-тем переваривать частицы пищи. Кроме этих клеток, в энтодерме имеются особые железистые клетки, выделяющие пищеварительные ферменты. В энтодерме имеются также нервные и чувствительные клетки, но в значительно меньшем количестве, чем в эктодерме.

Таким образом, в энтодерме также представлено несколько типов клеток: эпителиально-мускульные, железистые, нервные, чувствительные.

Гидры не все время остаются прикрепленными к субстрату, они могут передвигаться с одного места на другое весьма своеобразно. Чаще всего гидры передвигаются «шагая», подобно гусеницам бабочек-пядениц: гидра наклоняется оральным полюсом к предмету, на котором сидит, прилипает к нему щупальцами, затем подошва отрывается от субстрата, подтягивается к оральному концу и снова прикрепляется. Иногда гидра, прикрепившись к субстрату щупальцами, поднимает стебелек с подошвой вверх и сразу заносит его на противоположную сторону, как бы «кувыркаясь».

Гидра Питание

Гидры - хищники, питаются они подчас довольно крупной добычей: рачками, личинками насекомых, червями и т. п. При помощи стрекательных клеток они захватывают, парализуют и убивают добычу. Затем жертва щупальцами подтягивается к сильно растяжимому ротовому отверстию и продвигается в гастральную полость. При этом желудочный отдел тела сильно раздувается.

Переваривание пищи у гидры, в отличие от губок, лишь частично происходит внутриклеточно. Это связано с переходом к хищничеству и захватыванием довольно крупной добычи. В гастральную полость выделяется секрет железистых клеток энтодермы, под влиянием которого пища размягчается и превращается в кашицу. Затем мелкие частицы пищи захватываются пищеварительными клетками энтодермы, и процесс пищеварения завершается внутриклеточно. Так у гидроидных впервые возникает внутриклеточное или полостное пищеварение,котороепроисходит одновременно с более примитивным внутриклеточным.

Защита от врагов

Крапивные клетки гидры не только поражают добычу, но и защищают гидру от врагов, причиняя ожоги нападающим на нее хищникам. И все же есть такие животные, которые питаются гидрами. Таковы, например, некоторые ресничные черви и особенно Microstomum lineare, некоторые брюхоногие моллюски (прудовики), личинки комара Corethra и др.

Способность к регенерации у гидры очень велика. Опыты, проведенные Трамбле еще в 1740 г., показали, что кусочки тела гидры, разрезанной на несколько десятков частей, регенерируют в целую гидру. Впрочем, высокая регенерационная способность свойственна не только гидрам, но и многим другим кишечнополостным.

Размножение

Гидры размножаются двумя способами - бесполым и половым.

Бесполое размножение гидр происходит путем почкования. В природных условиях почкование гидр происходит в течение всего летнего периода. В лабораторных условиях почкование гидр наблюдается при достаточно интенсивном питании и температуре 16-20° С. На теле гидры образуются небольшие вздутия - почки, представляющие собой выпячивание наружу эктодермы и энтодермы. В них за счет размножающихся клеток происходит дальнейший рост эктодермы и энтодермы. Почка увеличивается в размерах, ее полость сообщается с гастральной полостью материнской особи. На свободном, внешнем конце почки, наконец, образуются щупальца и ротовое отверстие.

Вскоре оформившаяся молодая гидра отделяется от материнской особи.

Половое размножение гидр в природе наблюдается обычно осенью, а в лабораторных условиях его можно наблюдать при недостаточном питании и понижении температуры ниже 15-16° С. Одни гидры раздельнополы (Реlmatohydra oligactis), другие гермафродиты (Chlorohydra viridissima).

Половые железы - гонады - возникают у гидр в виде бугорков в эктодерме. У гермафродитных форм мужские и женские гонады образуются в различных местах. Семенники развиваются ближе к оральному полюсу, а яичники - ближе к аборальному. В семенниках образуется большое количество подвижных сперматозоидов. В женской гонаде созревает только одно яйцо. У гермафродитных форм созревание сперматозоидов по времени предшествует созреванию яиц, чем обеспечивается перекрестное оплодотворение и исключается возможность самооплодотворения. Яйца оплодотворяются в теле материнской особи. Оплодотворенное яйцо одевается оболочкой и в таком состоянии зимует. Гидры после развития половых продуктов, как правило, погибают, а весной из яиц выходит новое поколение гидр.

Таким образом, у пресноводных гидр в природных условиях происходит сезонная смена форм размножения: в течение всего лета гидры интенсивно почкуются, а осенью (для средней полосы России - во второй половине августа), с понижением температуры в водоемах и уменьшением количества корма, они перестают размножаться почкованием и переходят к половому размножению. Зимой гидры погибают, и перезимовывают только оплодотворенные яйца, из которых весной выходят молодые гидры.

К отряду гидр относится также пресноводный полип Polipodium hydriforme. Ранние стадии развития этого полипа проходят в икринках стерлядей и наносят им большой вред. В наших водоемах встречается несколько видов гидр: стебельчатая гидра (Pelmatohydra oligactis), обыкновенная гидра (Hydra vulgaris), зеленая гидра (Chlorohydra viridissima) и некоторые другие.

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.

Пресноводная гидра — это удивительное существо, которое не просто обнаружить из-за его микроскопических размеров. Hydra относится к типу кишечнополостных организмов.

Среда обитания этого маленького хищника — заросшие растительностью реки, запруды, озера без сильных течений. Проще всего наблюдать за пресноводным полипом через лупу.

Достаточно взять воду с ряской из водоема и дать ей немного постоять: вскоре можно будет разглядеть продолговатые «проволочки» белого или бурого цвета размером 1-3 сантиметра. Именно так изображают гидру на рисунках. Именно так и выглядит пресноводная гидра.

Строение

Туловище гидры имеет трубчатую форму. Оно представлено двумя видами клеток - эктодермой и энтодермой. Между ними находится межклеточное вещество — мезоглея.

В верхней части тела можно увидеть ротовое отверстие, обрамленное несколькими щупальцами.

С противоположной стороны «трубочки» расположена подошва. Благодаря присоске происходит прикрепление к стебелькам, листочкам и другим поверхностям.

Эктодерма гидры

Эктодерма — внешняя часть клеток тельца животного. Эти клетки необходимы для жизни и развития животного.

Эктодерма состоит из нескольких видов клеток. Среди них:

• кожно-мускульные клетки — они помогают телу двигаться и извиваться. Когда клетки сокращаются, животное сжимается или напротив - вытягивается. Простой механизм помогает гидре под покровом воды беспрепятственно передвигаться с помощью «кувырков» и «шагов»;
• стрекательные клетки — ими покрыты стенки тела животного, но большая часть сосредоточена в щупальцах. Как только рядом с гидрой проплывает мелкая добыча, она пытается коснуться ее щупальцами. В этот момент стрекательные клетки выпускают «волоски» с ядом. Парализуя жертву, гидра притягивает ее к ротовому отверстию и заглатывает. Эта несложная схема позволяет беспрепятственно добывать пищу. После такой работы стрекательные клетки самоуничтожаются, а на их месте появляются новые;
• нервные клетки. Внешняя оболочка тела представлена звездообразными клетками. Они соединены между собой, образуя цепочку нервных волокон. Так образована нервная система животного;
• половые клетки активно растут в осенний период. Представляют собой яйцевые (женские) половые клетки и сперматозоиды. Яйцеклетки находятся рядом с ротовым отверстием. Они быстро растут, поглощая расположенные рядом клетки. Сперматозоиды после созревания выходят из тела и плавают в воде;
• промежуточные клетки — они служат защитным механизмом: при повреждении тела животного эти невидимые «защитники» начинают активно размножаться и залечивать рану.

Энтодерма гидры

Энтодерма помогает гидре переваривать пищу. Клетки выстилают пищеварительный тракт. Они захватывают частички пищи, доставляя ее к вакуолям. Выделенный железистыми клетками пищеварительный сок перерабатывает необходимые для организма полезные вещества.

Чем дышит гидра

Пресноводная гидра дышит внешней поверхностью тела, через которую поступает необходимый для ее жизнедеятельности кислород.

Кроме того, в процессе дыхания участвуют и вакуоли.

Особенности размножения

В теплое время года гидры размножаются методом почкования. Это бесполый способ размножения. При этом на теле особи образуется нарост, который со временем увеличивается в размерах. Из «почки» разрастаются щупальца, и образуется рот.

В процессе почкования новое существо отделяется от тела и уходит в свободное плавание.

В холодный период времени гидры размножаются только половым путем. В теле животного созревают яйцеклетки и сперматозоиды. Мужские клетки, покинув тело, оплодотворяют яйцеклетки других гидр.

После функции размножения взрослые особи гибнут, а плодом их творения становятся зиготы, покрытые плотным «куполом» для того, чтобы выжить суровой зимой. Весной зигота активно делится, растет, а затем прорывает оболочку и начинает самостоятельную жизнь.

Чем питается гидра

Для питания гидры характерен рацион, состоящий из миниатюрных обитателей водоемов - инфузорий, водяных блох, планктонных рачков, насекомых, мальков рыб, червей.

Если жертва небольшая, гидра заглатывает ее целиком. Если же добыча крупного размера, хищница способна широко раскрыть рот, и значительно растянуть тело.

Регенерация гидры обыкновенной

Гидра обладает уникальной способностью: она не стареет. Каждая клеточка животного обновляется через пару-тройку недель. Даже потеряв часть тела, полип способен отрастить точно такую же, восстановив симметрию.

Гидра, разрезанная пополам, не умирает: из каждой части вырастает новое существо.

Биологическое значение гидры пресноводной

Гидра пресноводная - незаменимый элемент в пищевой цепочке. Это уникальное животное играет важную роль в очищении водоемов, регулируя популяцию других его обитателей.

Гидры - ценный объект исследования ученых в биологии, медицинской и научной областях.