Что способна осуществлять гидра
Обновлено: 04.07.2024
В древней мифологии гидрой являлось ужасное чудовище с несколькими головами, которые быстро вырастали, если их отрубить. Современные представители кишечнополостных гораздо меньших размеров и для человека совсем безопасны. Но свое название они получили именно благодаря хорошей способности к регенерации. Они способны полностью восстановить тело из его микроскопической части. Как же устроены эти удивительные животные?
Среда обитания
Гидра - это представитель типа Кишечнополостные, который включает около 10 тысяч современных видов. Это небольшой полип, размеры которого около 2 см, который живет, прикрепляясь к опоре. В качестве субстрата он предпочитает водоросли или дно пресных водоемов, в которых отсутствует течение.
Симметрия тела
Тело гидры имеет цилиндрическую форму. Его нижняя часть называется подошва. На противоположном конце тела находятся щупальца.
Гидра - это организм, который имеет лучевую симметрию. Если от ротового отверстия до подошвы провести воображаемую ось, то щупальца будут расходиться, как лучи.
Кишечная полость
Название типа эти многоклеточные животные получили благодаря наличию внутри цилиндрического тела кишечной полости. В нее через ротовое отверстие поступает пища. Здесь же происходит и ее переваривание. Стенки тела кишечнополостных состоят из двух слоев тела: наружного и внутреннего. Между ними находится слой межклеточного вещества, который имеет вид тонкой пластинки.
Эктодерма
Наружный слой тела кишечнополостных называется эктодерма. Рассмотрим, какие клетки гидры его образуют. Прежде всего это кожно-мускульные. Благодаря их сокращениям, тело гидры способно сжиматься и наклоняться в стороны. Между ними располагаются нервные клетки, имеющие звездчатую форму - нейроны. Соединяясь своими отростками, они образуют сплетение. Благодаря такому строению осуществляется взаимосвязь всего организма с окружающей средой.
Какие клетки гидры способны к делению? Прежде всего промежуточные. По выполняемым функциям их можно сравнить со структурами образовательной ткани растений. Это неспециализированные образования, при делении которых образуются клетки всех других типов. Их наличие обусловливает высокий уровень регенерации полипов - способности к восстановлению утраченных или поврежденных частей тела.
"Визитная карточка" гидры
Гидра - это полип, который, как и все кишечнополостные, имеет стрекательные клетки. Поскольку их наличие характерно только для этого типа животных, стрекательные клетки являются "визитной карточкой" полипов и медуз.
Ее составные части - капсула с чувствительным волоском и спирально закрученная нить. Она содержит вещества, парализующие жертву. Когда одноклеточные, мальки рыб или небольшие моллюски касаются чувствительного волоска, нить раскручивается и впивается в тело жертвы. При этом сама клетка погибает. Больше она не может выполнять свою функцию. Деление клеток гидры, в частности, промежуточных, обеспечивает непрерывное появление новых стрекательных клеток.
Энтодерма
Во внутреннем слое тела преобладают пищеварительные и железистые клетки. Благодаря их действию расщепляются органические вещества. Они имеют жгутики, при помощи которых создается постоянный поток воды и частички пищи оказываются внутри специализированных вакуолей. В них процесс переваривания пищи завершается.
Особенности процессов жизнедеятельности
Несмотря на то что гидра - это организм, ведущий прикрепленный образ жизни, она способна к передвижению. Оно напоминает акробата в цирке. Сначала гидра наклоняется в сторону, потом как бы "встает на голову", опираясь на субстрат щупальцами. Далее опять опускается на подошву. По ровной поверхности гидра может скользить.
Процесс дыхания осуществляется через покровы. Для этого гидра использует кислород, растворенный в воде.
Нервные клетки способны воспринимать раздражение из окружающей среды, преобразовывать его в нервный импульс и проводить по всем частям тела. Это первые многоклеточные животные, способные осуществлять простые рефлексы. Если дотронуться к полипу острой иголкой, все его тело сожмется. Этот простейший защитный рефлекс является ответной реакцией организма на раздражение.
Какие клетки гидры способны к делению, можно рассмотреть и на примере размножения полипов. На протяжении лета гидра размножается вегетативно при помощи почкования. Сначала на ее теле образуется небольшое выпячивание. Потом эта почка растет, со временем отделяется от материнского организма и начинает самостоятельное существование. Осенью, из-за снижения температуры воды и нехватки питательных веществ, почкование прекращается. Гидра переходит к половому размножению. Среди них встречаются и раздельнополые особи и гермафродиты - организмы, которые способны образовывать как мужские, так и женские половые клетки. Для гидр характерно наружное оплодотворение. Мужские половые клетки сперматозоиды выходят в воду и соединяются с яйцеклетками, которые остаются связанными с материнским организмом. В результате образуются зиготы, покрытые плотными оболочками. После этого взрослые особи погибают. Яйца опускаются на дно, где и зимуют. С наступлением теплого времени года из них выходят молодые полипы.
Кровеносная система отсутствует. Выделение происходит через клетки наружного слоя, а из внутреннего сначала поступают в кишечную полость, из которой через ротовое отверстие выходят наружу.
Интенсивное деление гидры обусловливает их способность к регенерации. Опытным путем было доказано, что полип способен полностью восстановиться из любой части тела: щупалец, подошвы, совокупности клеток, а также из взвеси.
Пресноводный полип (гидра) - это организм, изучение регенерации которого явилось началом новой науки - экспериментальной зоологии. Это животное впервые описал в своих научных трудах изобретатель микроскопа Антони ван Левенгук, а систематическое название данному виду дал Карл Линней. С ним связана история о подвигах Геракла. Согласно древней мифологии, он победил многоголовую Лернейскую гидру. Ее и имел в виду ученый, поскольку она также обладала способностью к регенерации. На месте отрубленной головы сразу вырастала новая. Ее наш герой зарыл в земле, совершив один из двенадцати подвигов.
Некоторые виды способны образовывать симбиоз с одноклеточными зелеными водорослями зоохлореллами. Доказано, что такой полип может несколько месяцев на свету существовать без пищи.
Гидра является типичным представителем типа Кишечнополостные, характерной чертой которого является наличие двух слоев тела, специализированных клеток и полости, в которой происходит процесс пищеварения.
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.
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.
Строение гидры
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.
Животный мир удивителен и разнообразен. Звери, птицы, рыбы. Они живут везде, носят шкуры и перья всевозможных текстур и окрасов, создают природную гармонию на планете. Каждый вид уникален и интересен. Каждое живое существо, от мала до велика, ценно. Давайте познакомимся с одним из этих изумительными созданий — гидрой.
Гидра — представитель кишечнополостных. Сюда же относятся медузы, актинии и коралловые полипы. Большинство из них живет в морях, и лишь немногие приспособились к обитанию в пресных водоемах.
Кишечнополостные делятся на три класса:
- гидроидные (гидры);
- сцифоидные медузы;
- коралловые полипы (кораллы, актинии).
Размеры и окраска тела этих существ очень разнообразны. Среди них встречаются как одиночные, так и колониальные формы.
БЕССМЕРТНЫЕ МЕДУЗЫ
Медузы живут недолго. Самые мелкие виды живут несколько часов, крупные — несколько лет. Ученые утверждают, что обнаружили среди медуз бессмертное существо — медузу Turritopsis dornii. Взрослые особи этого вида способны возвращаться к стадии полипа, теоретически запуская бесконечный жизненный цикл.
Представителем одиночных кишечнополостных является пресноводная гидра. Ее тело достигает в длину 1 см. Гидра похожа на мешочек, стенки которого состоят из двух слоев клеток — эктодермы и энтодермы. На одном конце ее тела расположен рот, окруженный щупальцами. Ими гидра захватывает пищу и направляет ее в рот. Затем пища поступает в кишечную полость.
Другим концом тела — подошвой — гидра прикрепляется ко дну и камням. Основную массу эктодермы составляют кожно-мускульные клетки. В каждой такой клетке есть сократимое мускульное волоконце. При сокращении всех волокон тело гидры сжимается в комочек. Оно изгибается в сторону, когда сокращаются мускульные волокна только на одной стороне.
ПРОСТАЯ РАЗМИНКА: ДВИЖЕНИЕ ГИДРЫ
Несмотря на пассивный образ жизни, гидра все же устраивает редкие разминки. Движение гидры очень медленное. Изредка гидра передвигается с места на место, вытягивая свое тело и цепляясь щупальцами за предмет, на котором она живет, или прикрепляется к предмету поочередно - то одним, то другим концом тела.
Благодаря наличию примитивной нервной системы гидра может ощущать прикосновения, реагировать на изменение температуры, появление в воде растворенных веществ и прочие раздражители. Так, если животное ткнуть тонкой иглой, тело гидры сожмется в комочек.
СТРЕКАТЕЛЬНЫЕ КЛЕТКИ
Почти все кишечнополостные — хищники, которые питаются мелкими водными животными. У них на щупальцах есть стрекательные клетки. С их помощью животное поражает жертву и защищается от врагов.
Размножаются гидры и бесполым, и половым способами. Бесполое размножение — почкование. При благоприятных условиях на теле гидры образуется бугорок. Он постепенно увеличивается, на его вершине прорывается рот, и появляются щупальца. Почка превращается в молодую гидру, которая через некоторое время отделяется и начинает жить самостоятельно. С наступлением неблагоприятных условий, обычно осенью, гидры размножаются половым способом. При этом на теле гидр образуются бугорки, в которых у одних особей развиваются сперматозоиды, а у других крупные, похожие на амеб яйцеклетки. Созревшие сперматозоиды подплывают к яйцеклетке и проникают в нее. После этого ядра половых клеток сливаются, и происходит оплодотворение. Оплодотворенная яйцеклетка покрывается оболочкой и превращается в яйцо.
С наступлением холодов гидра отмирает, а яйцо падает на дно водоема и там зимует. Весной из яйца развивается молодая маленькая гидра. У большинства гидр сперматозоиды и яйцеклетки образуются на разных особях. А если те и другие половые клетки развиваются на одной особи, то такой организм называют гермафродитом. У гермафродитной гидры сперматозоиды и яйцеклетки созревают неодновременно. Этим обеспечивается перекрестное оплодотворение.
С ней сражался Геракл, она наводила ужас на людей и славилась своим бессмертием, поскольку вместо отрубленной головы у нее тут же вырастала новая. Речь идет, конечно, о многоголовой гидре. Но не Лернейской, что держала в страхе древних греков, а о ее родственнице — вполне безобидной гидре пресноводной.
Строение пресноводной гидры
Трубчатое и вытянутое тело гидры может достигать длины от 1 до 20 мм. Один его конец заканчивается базальным диском, попросту говоря, удлиненной ногой. Именно здесь происходит выделение липкой жидкости, помогающей гидре сцепляться с различными поверхностями. Другой конец тела полипа оснащен ртом, окруженным щупальцами в количестве от 1 до 12. Каждый из них наполнен специальными клетками, выделяющими особые токсины, способные обездвижить добычу.
Тело полипа покрыто 3 слоями: наружная и внутренняя оболочки (эктодерма и энтодерма), которые включают нервные клетки, и студенистая матрица, отделенная от двух первых слоев кожно-мускульной прослойкой.
Внутренняя оболочка также содержит различные мышечные клетки, позволяющие гидре сокращаться и растягиваться. Здесь же расположена желудочно-кишечная полость, которая включает в себя не только пищеварительный тракт, но и сосудистую систему. Также этот слой содержит клетки, ответственные за размножение пресноводного полипа.
Это интересно. Обсуждаемый организм — небольшое кишечнополостное существо, поэтому обнаружить его невооруженным взглядом довольно затруднительно, хотя возможно. Осуществлять наблюдение за ним проще всего при помощи микроскопа и лупы.
Местообитание полипа
Гидр можно обнаружить в медленно текущей либо вовсе стоячей воде озер, прудов, речных заводей, которая богата растительностью.
Это интересно. В водоемах России проживают полипы четырех видов, визуально практически не отличающихся друг от друга. Это обыкновенная, стебельчатая, бесстебельчатая и бурая гидры.
Некоторые из разновидностей полипов имеют зеленый или бурый цвет тела. Этот фактор обусловлен наличием в их теле зоохлорелл — симбиотических водорослей. Отследить таких гидр можно, набрав в стеклянную банку воды из озера вместе с ряской, плавающей на ее поверхности. Когда эта вода отстоится, на стенках банки можно отследить тонкие бурые, зеленые или белые трубки, которые есть ничто иное, как гидры пресноводные.
Как питаются животные
По способу питания пресноводные полипы относятся к хищникам.
Основной рацион гидры составляют водные беспозвоночные (водяные блохи, планктон, мелкие разнообразные личинки насекомых и т.д.). Во время поедания добычи тело полипов удлиняется до максимума, после чего они начинают медленно расширять щупальца. Интересно, что последние, расширяясь, могут превышать длину тела гидры в 5 раз. Растянувшись, щупальца вибрируют, ожидая контакта с добычей. Когда он происходит, специальные стрекательные клетки щупальцев начинают жалить жертву ядом и обвивать ее.
Спустя несколько минут гидра втягивает добычу внутрь своего тела и пищеварительный процесс начинается. Полип способен растянуть стенки своего тела для переваривания добычи, превышающей его вдвое. Спустя несколько суток остатки пищи, непригодные для переваривания, выводятся посредством сокращений отверстия рта.
Способ размножения
Выделяют 2 формы размножения гидры:
Это интересно. После гибели полипа сперматозоиды покидают его тело.
Нервная система и дыхание
Гидра имеет нервную сеть, однако мозг у нее отсутствует. Скопление нервных и сенсорных клеток локализуется в зоне удлинения рта и стебля. Эти существа способны реагировать на электрические и механические раздражители, температуру и свет. Но нервная система гидры сравнительно проста. Нервные клетки соединяются с сенсорными, что и позволяет им передавать сигналы и реагировать на раздражители.
Это интересно! Если дотронуться до пресноводной гидры, к примеру, кончиком иглы, нервные клетки мгновенно передают сигнал эпителиально-мускульным. Последние среагируют незамедлительным сокращением, и гидра тотчас же сожмется в комок.
Дыхание и выведение экскрементов у полипов происходит через эпидермис.
Регенерация и рост
Отличительной, а местами даже поражающей способностью гидры является возможность регенерации. Так, у разделенного на две части полипа быстро вырастают новые щупальца и подошва.
Зоологи неоднократно проводили эксперименты с полипом. Так, в 17 веке голландскому учителю по фамилии Трамбле доводилось не только собирать целых гидр из кусочков, но даже получать новых особей из половинок разных полипов. Кроме того, ученому удавалось даже выворачивать их тела наизнанку, а также получать семиглавое существо, очень напоминающее мифологическую Лернейскую гидру, с которой, согласно легенде, сражался Геракл.
Именно после таких экспериментов полип и стали величать гидрой.
Продолжительность жизни
Но если гидра обладает столь впечатляющими способностями к регенерации, означает ли, что она бессмертна?
В конце XIX века действительно была выдвинута версия о бессмертии этого полипа. Эту теорию пытались опровергнуть или доказать все последующее столетия. Наконец, в 1997 г. ученый по фамилии Мартинез опытным путем доказал отсутствие смертности в 3 группах испытуемых гидр. Эксперимент длился почти 4 года, а результаты его напрямую связывали такую особенность полипов с их возможностями к регенерации.
Еще один исследователь по фамилии Джеймс Воупал склонился к подтверждению результатов исследования Мартинеза, проведя ряд собственных опытов. Так, за много лет кропотливой работы им был проведен эксперимент с более чем 2000 гидр. Полипы жили в поистине королевских условиях: каждый имел свой участок для обитания, их регулярно кормили и трижды в неделю меняли воду в аквариуме. Ученый отметил, что почти за 8 лет наблюдений уровень смертности гидр был приблизительно постоянным, т. е. 1 случай на 165 особей в год. При этом возраст существ не играл никакой роли (в лаборатории обитали и 40-летние экземпляры).
Разумеется, не следует сбрасывать со счетов также естественные условия обитания полипов: окружающий мир с его болезнями, хищниками и прочими опасностями. Таким образом, говорить о вечной молодости и бессмертии полипов не приходится.
Тем не менее, гидра была и остается самым интересным объектом для исследования механизма старения и его отсутствия.
Крохотная гидра — предмет пристального наблюдения и жарких споров ученых на протяжении нескольких столетий. Действительно ли это существо открыло для себя секрет вечной молодости? Вполне вероятно, ведь способность этих полипов к самовосстановлению поистине поражает. Возможно, в самом недалеком будущем загадка гидры будет раскрыта, и люди научатся применять механизм замедления старения на человечестве.
Читайте также: