за счет чего происходит передвижение гидры

Гидра

Общее строение

Тело гидры имеет вид продолговатого мешочка, стенки которого состоят из двух слоёв клеток — эктодермы и энтодермы.

Между ними лежит тонкая студенистая неклеточная прослойка — мезоглея, служащая опорой.

Эктодерма формирует покров тела животного и состоит из нескольких видов клеток: эпителиально-мускульные, промежуточные и стрекательные.

Самые многочисленные из них — эпителиально-мускульные.

За счёт мускульных волоконец, лежащих в основании каждой клетки, тело гидры может сокращаться, удлиняться и изгибаться.

Между эпителиально-мускульными клетками находятся группы мелких, округлых, с большими ядрами и небольшим количеством цитоплазмы клеток, называемых промежуточными.

При повреждении тела гидры, они начинают усиленно расти и делиться. Они могут превращаться в остальные типы клеток тела гидры, кроме эпителиально-мускульных.

В эктодерме находятся стрекательные клетки, служащие для нападения и защиты. В основном они расположены на щупальцах гидры. Каждая стрекательная клетка содержит овальную капсулу, в которой свёрнута стрекательная нить.

Строение стрекательной клетки со свернутой стрекательной нитью

Если добыча или враг прикоснётся к чувствительному волоску, который расположен снаружи стрекательной клетки, в ответ на раздражение стрекательная нить выбрасывается и вонзается в тело жертвы.

Строение стрекательной клетки с выброшенной стрекательной нитью

По каналу нити в организм жертвы попадает вещество, способное парализовать жертву.

Строение внутреннего слоя клеток

Энтодерма выстилает изнутри всю кишечную полость. В её состав входят пищеварительно-мускульные и железистые клетки.

Пищеварительная система

Пищеварительно-мускульных клеток больше других. Мускульные волоконца их способны к сокращению. Когда они укорачиваются, тело гидры становится более тонким. Сложные движения (передвижение «кувырканием»), происходит за счёт сокращений мускульных волоконцев клеток эктодермы и энтодермы.

Каждая из пищеварительно-мускульных клеток энтодермы имеет 1-3 жгутика. Колеблющиеся жгутики создают ток воды, которым пищевые частички подгоняются к клеткам. Пищеварительно-мускульные клетки энтодермы способны образовывать ложноножки, захватывать и переваривать в пищеварительных вакуолях мелкие пищевые частицы.

Строение пищеварительно-мускульной клетки

Имеющие в энтодерме железистые клетки выделяют внутрь кишечной полости пищеварительный сок, который разжижает и частично переваривает пищу.

Строение желистой клетки

Когда в пищеварительной полости оказываются остатки жертвы, которые невозможно переварить, и отходы клеточного обмена, она сжимается и опорожняется.

Дыхание

Гидра дышит растворённым в воде кислородом. Органов дыхания у неё нет, и она поглощает кислород всей поверхностью тела.

Кровеносная система

Выделение

Выделение углекислого газа и других ненужных веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности, осуществляется из клеток наружного слоя непосредственно в воду, а из клеток внутреннего слоя — в кишечную полость, затем наружу.

Нервная система

Под кожно-мускульными клетками располагаются клетки звездчатой формы. Это нервные клетки (1). Они соединяются между собой и образуют нервную сеть (2).

Нервная система и раздражимость гидры

Если дотронутся до гидры (2), то в нервных клетках возникает возбуждение (электрические импульсы), которое мгновенно распространяется по всей нервной сети (3) и вызывает сокращение кожно-мускульных клеток и всё тело гидры укорачивается (4). Ответная реакция организма гидры на такое раздражение — безусловный рефлекс.

Половые клетки

С приближением холодов осенью в эктодерме гидры из промежуточных клеток образуются половые клетки.

Различают два вида половых клеток: яйцевые, или женские половые клетки, и сперматозоиды, или мужские половые клетки.

Яйца находятся ближе к основанию гидры, сперматозоиды развиваются в бугорках, расположенных ближе к ротовому отверстию.

Яйцевая клетка гидры похожа на амёбу. Она снабжена ложноножками и быстро растет, поглощая соседние промежуточные клетки.

Строение яйцевой клетки гидры

Строение сперматозоида гидры

Сперматозоиды по внешнему виду напоминают жгутиковых простейших. Они покидают тело гидры и плавают с помощью длинного жгутика.

Оплодотворение. Размножение

Сперматозоид подплывает к гидре с яйцевой клеткой и проникает внутрь нее, причем ядра обеих половых клеток сливаются. После этого ложноножки втягиваются, клетка округляется, на ее поверхности выделяется толстая оболочка — образуется яйцо. Когда гидра погибает и разрушается, яйцо остается живым и падает на дно. С наступлением тёплой погоды живая клетка, находящаяся внутри защитной оболочки, начинает делиться, образующиеся клеточки располагаются в два слоя. Из них развивается маленькая гидра, которая выходит наружу через разрыв оболочки яйца. Таким образом, многоклеточное животное гидра в начале своей жизни состоит всего из одной клетки — яйца. Это говорит о том, что предки гидры были одноклеточными животными.

Бесполое размножение гидры

При благоприятных условиях гидра размножается бесполым путём. На теле животного (обычно в нижней трети туловища) образуется почка, она растет, затем формируются щупальца и прорывается рот. Молодая гидра отпочковывается от материнского организма (при этом материнский и дочерний полипы прикрепляются щупальцами к субстрату и тянут в разные стороны) и ведет самостоятельный образ жизни. Осенью гидра переходит к половому размножению. На теле, в эктодерме закладываются гонады — половые железы, а в них из промежуточных клеток развиваются половые клетки. При образовании гонад гидр формируется медузоидный узелок. Это позволяет предполагать, что гонады гидры — сильно упрощенные споросаки, последний этап в ряду преобразования утраченного медузоидного поколения в орган. Большинство видов гидр раздельнополы, реже встречается гермафродитизм. Яйцеклетки гидр быстро растут, фагоцитируя окружающие клетки. Зрелые яйцеклетки достигают диаметра 0,5—1 мм. Оплодотворение происходит в теле гидры: через специальное отверстие в гонаде сперматозоид проникает к яйцеклетке и сливается с ней. Зигота претерпевает полное равномерное дробление, в результате которого образуется целобластула. Затем в результате смешанной деламинации (сочетание иммиграции и деламинации) осуществляется гаструляция. Вокруг зародыша формируется плотная защитная оболочка (эмбриотека) с выростами-шипиками. На стадии гаструлы зародыши впадают в анабиоз. Взрослые гидры погибают, а зародыши опускаются на дно и зимуют. Весной продолжается развитие, в паренхиме энтодермы путем расхождения клеток образуется кишечная полость, затем формируются зачатки щупалец, и из-под оболочки выходит молодая гидра. Таким образом, в отличие от большинства морских гидроидных, у гидры отсутствуют свободноплавающие личинки, развитие у неё прямое.

Регенерация

Гидра обладает очень высокой способностью к регенерации. При разрезании поперек на несколько частей каждая часть восстанавливает «голову» и «ногу», сохраняя исходную полярность — рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва — на аборальной стороне фрагмента. Целый организм может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/100 объёма), из кусочков щупалец, а также из взвеси клеток. При этом сам процесс регенерации не сопровождается усилением клеточных делений и представляет собой типичный пример морфаллаксиса.

Передвижение

В спокойном состоянии щупальца вытягиваются на несколько сантиметров. Животное медленно водит ими из стороны в сторону, подстерегая добычу. При необходимости гидра может медленно передвигаться.

«Шагающий» способ передвижения

«Шагающий» способ передвижения гидры

Изогнув своё тело (1) и прикрепившись щупальцами к поверхности предмета (субстрата), гидра подтягивает к переднему концу тела подошву (2). Затем шагающее движение гидры повторяется (3,4).

«Кувыркающий» способ передвижения

«Кувыркающий» способ передвижения гидры

В другом случае она словно через голову кувыркается, поочерёдно прикрепляясь к предметам то щупальцами, то подошвой (1-5).

Источник

Пресноводная гидра

Первым человеком, который увидел гидру, был изобретатель микроскопа и крупнейший натуралист XVII-XVIII вв. Антон Левенгук. Разглядывая водные растения, Левенгук увидел среди других мелких организмов странное животное с многочисленными «рогами». Он наблюдал также рост почек на его теле, образование у них щупалец и отделение молодого животного от материнского организма. Левенгук изобразил гидру с двумя почками, а также нарисовал кончик ее щупальца со стрекательными капсулами, каким он видел его под своим микроскопом.

Однако находка Левенгука почти не привлекла внимания его современников. Лишь через 40 лет гидрой заинтересовались в связи с необычайным открытием молодого учителя Трамбле (Тrambley). Занимаясь в свободное время изучением малоизвестных тогда водных животных, Трамбле обнаружил существо, похожее и на животное и на растение. Чтобы установить его природу, Трамбле разрезал это существо пополам. Регенеративные способности низших животных тогда были еще почти неизвестны и считалось, что восстанавливать утраченные части могут только растения.

К удивлению Трамбле, из каждой половинки выросла целая гидра, обе они шевелились, хватали добычу, значит, это было не растение. Возможность превращения куска тела гидры в целое животное была воспринята как значительное открытие в науке о жизни, и Трамбле занялся глубоким и серьезным изучением гидры. В 1744 г. он опубликовал книгу «Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в виде рогов». В книге было очень подробно изложено строение гидры, ее поведение (движения, ловля добычи), размножение почкованием, некоторые моменты физиологии.

Строение

Если собрать в прибрежной части озера или реки водные растения и поместить их в аквариум с чистой водой, то вскоре на них можно увидеть гидр. Вначале они почти незаметны. Потревоженные животные сильно сжимаются, их щупальца сокращаются. Но по истечении некоторого времени тело гидры начинает вытягиваться, ее щупальца удлиняются.

Стенка тела гидры, как и у всех кишечнополостных, состоит из двух слоев клеток, их тонкое строение уже было описано выше, и потому здесь мы остановимся только на одной особенности клеток тела гидры, которая полностью изучена пока лишь на этом объекте и не обнаружена у других кишечнополостных.

Структура эктодермы (и энтодермы) в разных частях тела гидры неравнозначна. Так, на головном конце клетки эктодермы мельче, чем на туловище, здесь меньше стрекательных и промежуточных клеток, но резкой границы между покровами «головы» и туловища провести нельзя, так как изменение эктодермы от туловища к «голове» происходит очень постепенно. Эктодерма подошвы гидры состоит из крупных железистых клеток, в месте перехода подошвы в стебелек железистый характер покровных клеток постепенно утрачивается. То же самое можно сказать и о клетках энтодермы.

Пищеварительные процессы происходят в средней части тела гидры, здесь ее энтодерма имеет большое количество пищеварительных железистых клеток, а эпителиально-мускульные клетки энтодермы срединной части туловища образуют многочисленные псевдоподии. В головном отделе гастральной полости, в стебельке и в щупальцах переваривания пищи не происходит. В этих отделах тела эктодерма имеет вид выстилающего эпителия, почти лишенного пищеварительных железистых клеток. Опять-таки резкой границы между клетками пищеварительного отдела гастральной полости, с одной стороны, и такими клетками «головы», стебелька и щупалец, с другой стороны, провести нельзя.

Несмотря на различие в строении клеточных слоев в разных частях тела гидры, все ее клетки не находятся на строго определенных постоянных местах, а непрерывно передвигаются, причем их движение строго закономерно.

Используя высокую способность гидры к заживлению ран, можно проделать такой интересный опыт. Берут двух гидр одинаковой величины и одну из них окрашивают какой-нибудь прижизненной краской, т. е. таким красящим веществом, которое проникает в ткани гидры, не убивая ее. Обычно для этого применяют слабый водный раствор нильблаусульфата, окрашивающий ткани гидры в синий цвет. После этого гидры подвергаются операции: каждую из них разрезают на три части в поперечном направлении.

В срединной части тела гидры клетки размножаются наиболее интенсивно, и отсюда они передвигаются в двух противоположных направлениях. Таким образом, состав клеток постоянно обновляется, хотя внешне животное остается почти неизменным. Эта особенность гидры имеет очень большое значение при решении вопросов о ее регенеративных способностях и для оценки данных о длительности жизни.

Движение

Однако если их хорошо кормить, то они живут и в темноте, потому что не нуждаются в свете для нормальной жизнедеятельности. Исключение составляет зеленая гидра, в теле которой находятся симбиотические водоросли. Даже при обилии пищи она чувствует себя в темноте плохо и сильно сокращается.

Прикрепляется гидра к субстрату благодаря клейким выделениям железистых клеток эктодермы подошвы, а также используя подошву в качестве присоски. Держится гидра очень прочно, зачастую ее легче разорвать, чем отделить от субстрата. Если долго наблюдать за сидящей гидрой, то можно увидеть, что ее тело все время медленно раскачивается, описывая передним концом круг. Гидра может произвольно очень быстро оставлять место, на котором она сидит. При этом, по-видимому, она раскрывает аборальную пору, находящуюся в середине подошвы, и присасывающее действие прекращается. Иногда можно наблюдать, как гидра «шагает». Вначале она пригибает тело к субстрату и укрепляется на нем при помощи щупалец, затем подтягивает задний конец и укрепляется им на новом месте. После первого «шага» делает второй и т. д., пока не остановится на новом месте.

Способ питания.

Гидра-прожорливый хищник, она питается инфузориями, планктонными рачками, малощетинковыми червями, нападает также на мальков рыб. Гидры подстерегают свою добычу, подвесившись на какой-нибудь сучок или стебель водного растения, и, широко расставив щупальца, постоянно делают круговые поисковые движения. Как только одно из щупалец гидры коснется жертвы, к ней устремляются остальные щупальца и парализуют животное стрекательными клетками.

Теперь от медлительности гидры не остается и следа, она действует быстро и «решительно». Добыча подтягивается щупальцами ко рту и быстро заглатывается. Мелких животных гидра глотает целиком. Если жертва несколько крупнее самой гидры, она также может ее заглотить. При этом рот хищницы широко раскрывается, а стенки тела сильно растягиваются. Если добыча не помещается в гастральную полость целиком, гидра заглатывает лишь один ее конец, по мере переваривания проталкивая жертву все глубже и глубже. Сытая гидра несколько съеживается, и ее щупальца сокращаются.

Размножение.

Гидры размножаются двумя способами: вегетативным и половым. Вегетативное размножение у гидр носит характер почкования. Почки возникают в нижней части туловищного отдела тела гидры над стебельком, последующие почки находятся несколько выше предыдущих, иногда они сидят на противоположных сторонах тела гидры, иногда располагаются по спирали (порядок возникновения и расположения почек зависит от вида гидры). Одновременно на теле гидры развивается 1-3, редко большее количество почек, однако наблюдали гидр с 8 и более почками.

На первых стадиях почка возникает как едва заметный конический бугорок, затем она вытягивается, принимая более или менее цилиндрическую форму. На наружном конце почки появляются зачатки щупалец, вначале они имеют вид коротких тупых выростов, но постепенно вытягиваются, и на них развиваются стрекательные клетки. Наконец, нижняя часть тела почки утончается в ножку, а между щупальцами прорывается ротовое отверстие. Молодая гидра некоторое время еще остается соединенной с материнским организмом, иногда на ней даже закладываются почки следующего поколения. Отделение выпочковывающихся гидр происходит в той же последовательности, в какой возникают почки. Молодая гидра размером несколько меньше материнской и имеет неполное число щупалец. Недостающие щупальца появляются позднее.

После обильного почкования материнская гидра истощается и в течение некоторого времени почек на ней не возникает.

Некоторые исследователи наблюдали также деление гидр, но этот способ размножения, по-видимому, должен быть отнесен к разряду ненормальных (патологических) процессов. Деление у гидры возникает после повреждения ее тела и может быть объяснено высокой регенеративной способностью этого животного.

При обильном питании весь теплый период года гидры размножаются почкованием, к половому размножению они приступают с наступлением осени. Большинство видов гидр раздельнополы, но есть и гермафродиты, т. е. такие, у которых на одной особи развиваются и мужские и женские половые клетки.

Гонады образуются в эктодерме и имеют вид небольших бугорков, конусов или округлых тел. Порядок появления и характер расположения гонад такие же, как и почек. В каждой женской гонаде образуется по одному яйцу.

В развивающихся гонадах скапливается большое количество промежуточных, недифференцированных клеток, из которых образуются как будущие половые клетки, так и «питательные» клетки, за счет которых увеличивается будущее яйцо. На первых стадиях развития яйца промежуточные клетки приобретают характер подвижных амебоидов. Вскоре одна из них начинает поглощать другие и значительно увеличивается в размерах, достигая 1,5 мм в поперечнике.

Естественные враги

Наконец, на гидрах паразитируют маленькие ветвистоусые рачки анхистропусы (Anchistropus). Эти рачки прикрепляются к переднему концу гидры и ее щупальцам при помощи специальных крючков на первой паре ног. Зараженные этими рачками гидры вскоре погибают. Стрекательные клетки гидры, по-видимому, не действуют на ее паразитов. Более того, отмечено, что прикосновение паразита к стрекательной клетке не вызывает ее «выстреливания». Как же гидра ведет себя в окружающей ее среде, как она воспринимает раздражения и отвечает на них?

Как и большинство других кишечнополостных, гидра отвечает на всякое неблагоприятное раздражение сокращением тела. Если сосуд, в котором сидят гидры, слегка тряхнуть, то одни из животных сократятся сразу же, на других такой толчок не подействует вовсе, часть гидр только слегка подожмет свои щупальца. Значит, степень реакции на раздражение у гидр очень индивидуальна. Гидра совершенно лишена способности «запоминать»: можно часами ее колоть тонкой булавкой, но после каждого сокращения она снова вытягивается в том же направлении. Если же уколы будут очень частыми, то гидра перестает на них реагировать.

Хотя у гидр нет специальных органов для восприятия света, они совершенно определенно реагируют на свет. К световым лучам наиболее чувствителен передний конец гидры, тогда как ее стебелек световых лучей почти не воспринимает. Если затенить зеленую гидру целиком, то она через 15-30 секунд сократится, если же затенять обезглавленную гидру или притенить только стебелек целой гидры, то она сократится лишь через 6-12 минут. Гидры способны различать направление потока света и двигаются в сторону его источника.

Скорость передвижения гидр по направлению к источнику света очень невелика. В одном из опытов 50 зеленых и такое же количество бурых гидр были помещены в сосуд на расстоянии 20 см от стеклянной стенки, через которую падал свет. Первыми двинулись к свету зеленые гидры; через 4 часа 8 из них достигли светлой стенки аквариума, через 5 часов здесь их было уже 21, а через 6 часов-44. К этому сроку туда же пришло 7 первых бурых гидр. Вообще оказалось, что бурые гидры шли на свет хуже, только через 10 часов у светлой стенки собралось 39 бурых гидр. Остальные подопытные животные к этому времени все еще находились в пути.

Гидры (кроме зеленой) не нуждаются в свете для нормальной жизнедеятельности. Если их хорошо кормить, они прекрасно живут и в темноте. Зеленая гидра, в теле которой живут симбиотические водоросли зоохлореллы, даже при обилии пищи в темноте чувствует себя плохо и сильно сокращается.

Очень интересны опыты по воздействию на гидр лучей Рентгена. Небольшие дозировки рентгеновских лучей вызывают у гидр усиление почкования. Облученные гидры по сравнению с необлученными дают примерно в 2,5 раза больше потомков за один и тот же срок. Увеличение дозы облучения вызывает подавление размножения; если же гидры получают слишком большую дозу лучей Рентгена, то они вскоре после этого погибают. Важно отметить, что слабые дозы облучения повышают у гидр регенеративные способности.

При воздействии на гидр радиоактивного излучения был получен совершенно необычный результат. Общеизвестно, что животные никак не ощущают радиоактивных лучей и потому, попав в их зону, могут получить смертельную дозу и погибнуть. Зеленая гидра, реагируя на излучения радия, стремится уйти от его источника.

Из приведенных выше примеров видно, что такие опыты с гидрами, как изучение влияния на них различных факторов внешней среды, не пустая забава, не наука ради науки, а серьезное и очень важное дело, результаты которого могут дать весьма существенные практические выводы.

Конечно, проводилось изучение влияния на гидру температуры, концентрации углекислого газа, кислорода, а также целого ряда ядов, лекарственных препаратов и т. д.

Гидра оказалась очень удобным объектом для проведения целого ряда экспериментальных исследований по изучению явления регенерации у животных.

Как уже неоднократно упоминалось, гидра легко восстанавливает утраченные части тела. Животное, разрезанное пополам, вскоре восстанавливает недостающие части. Но становится непонятно: почему на переднем конце отрезка всегда вырастает «голова» со щупальцами, а на заднем стебелек? Какие законы управляют процессами восстановления? Вполне вероятно предположение, что некоторые из этих законов могут быть общими и для гидры, и для более высокоорганизованных животных. Узнав их, можно сделать важные выводы, приложимые даже к медицине.

Попутно Трамбле установил, что гидра восстанавливается не только из половинок, но и из совсем маленьких кусочков тела. Теперь установлено, что даже из 1/200 части тела гидры может развиться целый полип. Однако позднее выяснилось, что регенеративная способность таких маленьких кусочков из разных частей тела гидры неодинакова. Участок подошвы или стебелька восстанавливается в целую гидру значительно медленнее, чем участок из средней части тела. Однако этот факт долго оставался необъясненным.

Внутренние силы, регулирующие и направляющие процессы нормальной регенерации, были вскрыты много позднее знаменитым американским физиологом Чайлдом (СМ. Child). Чайлд установил, что у целого ряда низших животных в теле имеется ярко выраженная физиологическая полярность. Так, под действием ядовитых веществ клетки на теле животного погибают и разрушаются во вполне определенной последовательности, а именно от переднего конца к заднему (у гидры от «головы» к «подошве»). Стало быть, клетки, находящиеся в различных частях тела, физиологически неравнозначны. Различие между ними заключается и во многих других проявлениях их физиологии, в том числе и в воздействии на развивающиеся молодые клетки на месте травмы.

Постепенное изменение физиологической активности клеток от одного полюса к другому (вдоль оси тела) получило название осевого физиологического градиента.

_{Жизнь животных. Том первый. Простейшие. Кишечнополостные. Черви. Москва «просвещение» 1981}

Источник