Стрекательные клетки у гидры. Строение гидры пресноводной
В древнегреческом мифе Гидра была многоголовым монстром, у которого вместо отрубленной головы вырастало две. Как оказалось, настоящее животное, названное в честь этого мифического зверя, обладает биологическим бессмертием.
Пресноводные гидры обладают замечательной регенеративной способностью. Вместо того, чтобы восстанавливать повреждённые клетки, они постоянно заменяются делением стволовых клеток и частично их дифференцированием.
В течение пяти дней гидра почти полностью обновляется, что полностью исключает процесс старения. Способность заменять даже нервные клетки до сих пор считается уникальной в животном мире.
Ещё одной особенностью пресноводной гидры является то, что новый индивидуум может вырасти из отдельных частей. То есть, если гидру разделить на части, то достаточно 1/200 массы взрослой гидры чтобы из неё выросла новая особь.
Что такое гидра
Пресноводная гидра (Hydra) является родом мелких пресноводных животных типа Cnidaria и класса Hydrozoa. Это, по сути, одиночный, малоподвижный пресноводный полип, который обитает в умеренных и тропических регионах.
В Европе существует по меньшей мере 5 видов рода, включая:
- Hydra vulgaris (общий пресноводный вид).
- Hydra viridissima (также называемая Chlorohydra viridissima или зеленная гидра, зелёное окрашивание происходит от хлорелловых водорослей).
Строение гидры
Гидра имеет трубчатое, радиально-симметричное тело длиной до 10 мм, удлинённую, клейкую ногу на одном конце, называемую базальным диском. Сальниковые клетки в базальном диске выделяют липкую жидкость, которая объясняет её адгезионные свойства.
На другом конце находится ротовое отверстие, окружённое от одного до двенадцати тонких мобильных щупальцев. Каждое щупальце одето в узкоспециализированные язвительные клетки. При контакте с добычей эти клетки выпускают нейротоксины, которые парализуют жертву.
Тело пресноводной гидры состоит из трёх слоёв:
- «наружная оболочка» (эктодермальный эпидермис);
- «внутренняя оболочка» (энтодермальная гастродермия);
- студенистая опорная матрица так называемая мезоглоя, которая отделена от нервных клеток.
Эктодерма и энтодерма содержат нервные клетки. В эктодерме, есть сенсорные или рецепторные клетки, которые получают стимулы от окружающей среды, такие как движение воды или химические раздражители.
Есть также, эктодермальные крапивные капсулы, которые выбрасываются, освобождая парализующий яд и, таким образом , служат для захвата добычи. Эти капсулы не регенерируются, поэтому их можно выбросить только один раз. На каждом из щупальцев находится от 2500 до 3500 крапивных капсул.
Эпителиальные мышечные клетки образуют продольные мышечные слои вдоль полипоида. Стимулируя эти клетки, полип может быстро сокращаться. В энтодерме также есть мышечные клетки, они называются так из-за их функции, поглощения питательных веществ. В отличие от мышечных клеток эктодермы, они расположены кольцеобразно. Это приводит к тому, что полип растягивается, когда мышечные клетки эндодермы сокращаются.
Энтодермальный гастродермис окружает, так называемую желудочно-кишечную полость. Поскольку эта полость вмещает как пищеварительный тракт, так и сосудистую систему, она называется гастроваскулярной системой. Для этой цели в дополнение к мышечным клеткам в энтодерме, находятся специализированные клетки железы, которая выделяет пищеварительные выделения.
Кроме того, в эктодерме имеются также замещающие клетки, а также энтодерма, которые можно трансформировать в другие клетки или продуцировать, например, сперму и яйцеклетки (большинство полипов являются гермафродитами).
Нервная система
Гидра имеет нервную сеть, как и все полые животные (кишечнополостные), но у неё нет координационных центров, таких как ганглии или мозг. Тем не менее наблюдается накопление сенсорных и нервных клеток и их удлинения на ртах и стебле. Эти животные реагируют на химические, механические и электрические раздражители, а также на свет и температуру.
Нервная система у гидры является структурно простой по сравнению с более развитыми нервными системами животных. Нервные сетки соединяют сенсорные фоторецепторы и чувствительные к касанию нервные клетки, расположенные на стенке тела и щупальцах.
Дыхание и экскреция происходят путём диффузии повсюду через эпидермис.
Кормление
Гидры главным образом питаются водными беспозвоночными. При кормлении они удлиняют своё тело до максимальной длины, а затем медленно расширяют свои щупальца. Несмотря на их простую конструкцию, щупальца
необычайно расширяются и могут быть в пять раз больше длины тела. После полного растяжения щупальца медленно маневрируют в ожидании контакта с подходящим животным-жертвой. При контакте, стрекательные клетки на щупальце жалят жертву (процесс выброса занимает всего около 3 микросекунд), а сами щупальца обвивают добычу.
В течение нескольких минут жертва втягивается в полость тела, после чего начинается пищеварение. Полип может значительно растянуть свою стенку тела, чтобы переварить добычу, превышающую по размерам гидру более чем в два раза. Через два или три дня неудобоваримые останки жертвы выводятся путём сокращения через отверстие рта.
Пища пресноводной гидры состоит из мелких ракообразных, водяных блох, личинок насекомых, водяных молей, планктона и других мелких водных животных.
Движение
Гидра передвигается с места на место, вытягивая своё тело и цепляясь к предмету поочерёдно то одним, то другим концом тела. Полипы мигрируют около 2 см в день. Путём формирования газового пузырька на ноге, который обеспечивает плавучесть, гидра также может передвигаться к поверхности.
Воспроизведение и продолжительность жизни.
Гидра может размножаться как бесполым образом, так и в виде прорастания новых полипов на ножке материнского полипа, продольным и поперечным делением и при определённых обстоятельствах. Эти обстоятельства ещё не были полностью изучены , но нехватка питания играет важную роль. Эти животные могут быть самцами, самками или даже гермафродитами. Сексуальное размножение инициируется образованием половых клеток в стенке животного.
Заключение
Неограниченный срок жизни гидры привлекает внимание учёных-естествоиспытателей. Стволовые клетки гидры обладают способностью к бессрочному самообновлению. Фактор транскрипции, был идентифицирован как критический фактор непрерывного самообновления.
Однако, похоже, что исследователям ещё предстоит пройти долгий путь, прежде чем они смогут понять, как результаты их работы могут быть применены к сокращению или устранению человеческого старения.
Применение этих животных для нужд человека ограничено тем, что пресноводные гидры не могут жить в грязной воде, поэтому они используются в качестве индикаторов загрязнения воды.
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
Реферат по предмету «Биология», 7 класс
Пресноводная гидра входит в подцарство Многоклеточных животных и относится к типу Кишечнополостных.
Гидра – небольшое полупрозрачное животное размером около 1 см, обладающее лучевой симметрией. Тело гидры цилиндрической формы и напоминает мешок со стенками из двух слоев клеток (эктодермы и энтодермы), между которыми находится тонкий слой межклеточного вещества (мезоглея). На переднем конце тела на околоротовом конусе расположен рот, окружённый венчиком из 5-12 щупалец. У некоторых видов тело разделено на туловище и стебелёк. На заднем конце тела (стебелька) расположена подошва, с её помощью гидра передвигается и прикрепляется.
Эктодерма формирует покров тела гидры. Эпителиально-мускульные клетки эктодермы и образуют основную массу тела гидры. За счёт этих клеток тело гидры может сокращаться, удлиняться и изгибаться.
В эктодерме имеются также нервные клетки, образующие нервную систему. Эти клетки передают сигналы от внешних воздействий эпителиально-мускульным клеткам.
В эктодерме располагаются стрекательные клетки, которые расположены на щупальцах гидры и предназначены для нападения и защиты. Существуют несколько типов стрекательных клеток: нити одних пробивают кожные покровы животных и вводят яд, другие нити обвиваются вокруг добычи.
Энтодерма покрывает всю кишечную полость гидры и состоит из пищеварительно-мускульных и железистых клеток.
Гидра питается мелкими беспозвоночными. Добыча захватывается щупальцами с помощью стрекательных клеток, яд которых быстро парализует мелких жертв. Пищеварение начинается в кишечной полости (полостное пищеварение), заканчивается внутри пищеварительных вакуолей эпителиально-мускульных клеток энтодермы (внутриклеточное пищеварение). Непереваренные остатки пищи выбрасываются через рот.
Дышит гидра растворенным в воде кислородом, который поглощается поверхностью тела гидры.
Гидра обладает способностью полового и бесполого размножения.
Бесполое размножение происходит с помощью почкования, когда на теле гидры образуется почка, состоящая из клеток эктодермы и энтодермы. Почка соединена с полостью гидры и получает всё необходимое для своего развития. У почки появляются: рот, щупальца, подошва и она отделяется от гидры и начинает самостоятельную жизнь.
Когда приближаются холода, гидра переходит на половое размножение. Половые клетки образуются в эктодерме и ведут к образованию на теле гидры бугорков, в одних образуются сперматозоиды, а в других – яйцеклетки. Гидры, у которых сперматозоиды и яйцеклетки образуются на разных особях, называются раздельнополыми животными, а те, у которых эти клетки образуются на теле одного организма, называются гермафродитами.
Гидра обладает способностью легко восстанавливать утраченные части тела – этот процесс носит название регенерация.
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.
Внутреннее строение гидры
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.