В статье читатели смогут узнать, что такое гидра. А также познакомится с историей открытия, особенностями данного животного и местом обитания.
История открытия животного
Прежде всего следует дать научное определение. Пресноводная гидра - это род сидячих (по образу жизни) кишечнополостных, относящихся к классу гидроидных. Представители этого рода обитают в реках с относительно медленным течением или стоячих водоемах. Они крепятся к грунту (дну) или растениям. Это малоподвижный одиночный полип.
Первые данные о том, что такое гидра, дал нидерландский ученый, конструктор микроскопа Антони ван Левенгук. Он являлся также основоположником научной микроскопии.
Более подробное описание, а также процессы питания, движения, размножения и регенерации гидры раскрыл швейцарский ученый Авраам Трамбле. Свои результаты он описал в книге "Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов".
Данные открытия, которые стали предметом разговоров, принесли большую славу ученому. В настоящее время считается, что именно опыты по изучению регенерации рода послужили толчком к возникновению экспериментальной зоологии.
Уже позже Карлом Линнеем роду было дано научное название, которое исходило из древнегреческих мифов о Лернейской Гидре. Возможно, ученый связал название рода с мифическим существом ввиду его регенерационных способностей: когда гидре отрубали голову, на ее месте вырастала другая.
Строение тела
Раскрывая тему "Что такое гидра?", следует дать и внешнее описание рода.
Длина туловища составляет от одного миллиметра до двух сантиметров, а иногда и немного больше. Тело гидры имеет цилиндрическую форму, спереди находится рот, окруженный щупальцами (их количество может достигать двенадцати). Сзади размещается подошва, с помощью которой животное может передвигаться и прикрепляться к чему-либо. На ней есть узкая пора, через нее выделяется из кишечной полости жидкость и пузырьки газа. Особь вместе с этим пузырьком открепляется от опоры и всплывает. При этом голова находится в толще воды. Таким способом особь расселяется по водоёму.
Строение гидры простое. Иначе говоря, тело представляет собой мешок, стенки которого состоят из двух слоев.
Жизненные процессы
Говоря о процессах дыхания и выделения, следует сказать: оба процесса происходят по всей поверхности тела. В выделении важную роль играют клеточные вакуоли, главной функцией которых является осморегуляторная. Ее суть заключается в том, что вакуоли выводят остатки воды, которые поступают в клетки вследствие процессов односторонней диффузии.
Благодаря наличию нервной системы, имеющей сетчатое строение, пресноводная гидра осуществляет простейшие рефлексы: животное реагирует на температуру, механическое раздражение, освещенность, на наличие химических веществ в водной среде и на другие факторы среды.
Основу питания гидры составляют мелкие беспозвоночные - циклопы, дафнии, олигохеты. Животное захватывает при помощи щупальцев добычу, яд стрекательной клетки довольно быстро поражает ее. Затем пища подносится щупальцами ко рту, который, благодаря сокращениям тела, как бы надевается на добычу. Остатки пищи гидра выбрасывает через рот.
Размножение гидры в благоприятных условиях происходит бесполым путем. На теле кишечнополостного образуется почка, которая некоторое время растет. Позже у нее появляются щупальца, а также прорывается рот. Молодая особь отделяется от материнской, прикрепляется к субстрату щупальцами и начинает вести самостоятельный образ жизни.
Половое размножение гидры начинается осенью. На ее теле образовываются половые железы, а в них - половые клетки. Большая часть особей раздельнополые, но встречается и гермафродитизм. Оплодотворение яйцеклетки происходит в теле материнской особи. Образованные зародыши развиваются, а зимой взрослая особь погибает, а зародыши зимуют на дне водоема. На этот период они впадают в процесс анабиоза. Таким образом, развитие у гидр прямое.
Нервная система гидры
Как говорилось выше, у гидры она сетчатая. В одном из слоев тела нервные клетки образуют рассеянную нервную систему. В другом слое не много нервных клеток. Всего в теле животного около пяти тысяч нейронов. У особи нервные сплетения есть на щупальцах, подошве и возле рта. Последние исследования показали, что гидра имеет нервное околоротовое кольцо, очень похожее на нервное кольцо гидромедузы.
У животного нет определенного деления нейронов на отдельные группы. Одна клетка воспринимает раздражение и передает сигнал мускульным. Есть в ее нервной системе химические и электрические синапсы (место контакта двух нейронов).
Также у этого примитивного животного обнаружены белки опсины. Есть предположение, что у опсинов человека и гидры общее происхождение.
Рост и способность к регенерации
Клетки гидры обновляются постоянно. Они делятся в средней части туловища, затем двигаются к подошве и щупальцам. Именно здесь они гибнут и слущиваются. Если возникает избыток делящихся клеток, то они перемещаются в почки в нижнюю часть тела.
У гидры есть способность к регенерации. Даже после поперечного разреза тела на несколько частей, каждая из них восстановится до исходного вида. Щупальца и рот восстанавливаются на той стороне, что была ближе к оральному концу туловища, а подошва - на другой стороне. Особь способна восстановится из небольших кусочков.
Кусочки тела хранят информацию о движении оси тела в структуре актинового цитоскелета. Изменение этой структуры приводит к нарушениям в процессе регенерации: может образоваться несколько осей.
Продолжительность жизни
Говоря о том, что такое гидра, важно сказать и о длительности жизненного цикла особей.
Еще в девятнадцатом веке была выдвинута гипотеза о том, что гидра бессмертна. Некоторые ученые на протяжении всего последующего столетия пытались ее доказать, а некоторые - опровергнуть. Лишь в 1997 году она все-таки была доказана Даниэлем Мартинесом с помощью эксперимента, который длился четыре года. Также есть мнение, что бессмертие гидры связано с высокой регенерацией. А то, что зимой в реках средней полосы взрослые особи погибают, связано, скорее всего, с нехваткой пищи или воздействием неблагоприятных факторов.
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.
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.
Первым смог разглядеть и описать гидру натуралист А. Левенгук, который изобрел микроскоп. Этот ученый был самым значительным натуралистом XVII-XVIII веков.
Рассматривая водные растения при помощи своего примитивного микроскопа, Левенгук заметил странное существо, у которого имелись руки «в виде рогов». Ученый даже пронаблюдал за почкованием этих существ и разглядел их стрекательные клетки.
Строение пресноводной гидры
Гидра относится к кишечнополостным животным. Ее тело имеет трубковидную форму, в передней части находится ротовое отверстие, которое окружено венчиком, состоящим из 5-12 щупалец.
Под щупальцами тело гидры сужается и получается шейка, которая отделяет туловище от головы. Задняя часть тела сужена в стебелек или ножку, с подошвой на конце. Когда гидра сытая, ее тело в длине не превышает 8 миллиметров, а если гидра голодная, тело значительно длиннее.
Как у всех представителей кишечнополостных, тело гидры образовано двумя слоями клеток.
Внешний слой состоит из разнообразных клеток: одни клетки используются для поражения добычи, другие клетки обладают сократимостью, а третьи выделяют слизь. А во внешнем слое имеются нервные клетки, которые формируют сеть, покрывающую тело гиды.
Гидра является одним из немногих представителей кишечнополостных, который обитает в пресной воде, а большая часть этих существ живут в морях. Средой обитания гидр являются разнообразные водоемы: озера, пруды, канавы, речные заводи. Они селятся на водных растениях и корешках ряски, которая покрывает ковром все дно водоема. Если вода чистая и прозрачная, то гидры селятся на камнях у самого берега, образуя порой бархатный ковер. Гидры любят свет, поэтому отдают предпочтение неглубоким местам рядом с берегами. Эти существа могут различать направление света и двигаться к его источнику. Если гидры живут в аквариуме, они всегда перебираются в его освещенную часть.
Если в сосуд с водой поместить водные растения, то можно заметить, как по их листьям и стенкам сосуда ползают гидры. На подошве гидры имеется клейкое вещество, которое помогает ей прочно крепиться к водным растениям, камням и стенкам аквариума, оторвать гидру с ее места довольно сложно. Изредка гидра передвигается в поиске пище, это можно наблюдать в аквариумах, когда на стеке остается след в том месте, где гидра сидела. За несколько дней эти существа перемещаются не более чем на 2-3 сантиметра. Во время движения, гидра крепится к стеклу щупальцем, отрывает подошву и перетаскивает ее на новое место. Когда подошва крепится к поверхности, гидра выравнивается и снова опирается на свой щупалец, совершая шаг вперед.
Этот способ перемещения схож с передвижением гусениц бабочек пядениц, которых часто называют «землемерами». Но гусеница подтягивает заднюю часть к передней, а затем снова перемещает переднюю часть. А гидра во время передвижения каждый раз переворачивается через голову. Так гидра передвигается достаточно быстро, но имеется и другой, более медленный способ перемещения – когда гидра скользит на своей подошве. Некоторые особи могут открепляться от субстрата и плавать в воде. Они расправляют свои щупальца и мелено опускаются на дно. А вверх гидры поднимаются при помощи пузырька газа, формирующегося на подошве.
Как питаются пресноводные гидры
Гидры являются хищными существами, они питаются инфузориями, циклопами, мелкими рачками – дафниями и другой мелкой живностью. Иногда они поедают более крупных жертв, например небольших червей или личинок комара. Гидры даже могут наносить ущерб рыбоводческим прудам, поскольку они поедают только что проклюнувшихся из икры рыб.
Как охотится гидра, можно легко проследить в аквариуме. Она широко расставляет щупальца, которые формируют сеть, при этом она висит щупальцами вниз. Если наблюдать за гидрой, можно заметить, что ее тело, медленно раскачиваясь, описывает передней частью круг. Проплывающая мимо жертва задевается о щупальца, пытается освободиться, но затихает, поскольку стрекательные клетки парализуют ее. Гидра подтягивает добычу ко рту и начинает поедать.
Если охота успешная, гидра раздувается от количества съеденных рачков, а их глазки просвечиваются сквозь ее тело. Гидра может съесть добычу, превышающую ее по размеру. Рот гидры способен широко раскрываться, а тело значительно растягиваться. Порой изо рта гидры торчит часть жертвы, которая не поместилась вовнутрь.
Размножение гидры пресноводной
Если питания достаточно, гидры быстро размножаются. Размножение происходит почкованием. Процесс роста почки от крохотного бугорка до сформировавшейся особи занимает несколько дней. Нередко на теле гидры образуются несколько почек, в то время, пока молодая особь не отделилась от материнской гидры. Таким образом, у гидр происходит бесполое размножение.
Осенью, когда температура воды понижается, гидры могут размножаться и половым способом. На теле гидры образуются половые железы в виде вздутий. В одних вздутиях формируются мужские половые клетки, а в других — яйцевые клетки. Мужские половые клетки свободно плавают в воде и проникают в полость тела гидр, оплодотворяя неподвижные яйцеклетки. Когда образуются яйца, гидра, как правило, погибает. При благоприятных условиях из яиц выходят молодые особи.
Регенерация у пресноводной гидры
У гидр проявляется поразительная способность к регенерации. Если гидру разрезать пополам, то в нижней части быстро отрастут новые щупальца, а на верхней части – подошва.
В XVII веке голландский ученый Трамбле проводил с гидрами интересные эксперименты, в результат которых ему не просто удавалось выращивать новых гидр из кусочков, но и сращивать различные половинки гидр, получать семиглавых полипов и выворачивать их тела наизнанку. Когда был получен семиглавый полип, похожий на гидру из Древней Греции, этих полипов и стали называть гидрами.
Гидры - это род животных, относящихся к Кишечнополостным. Их строение и жизнедеятельность часто рассматривают на примере типичного представителя - гидры пресноводной . Далее будет описываться именно данный вид, который обитает в пресных водоемах с чистой водой, прикрепляется к водным растениям.
Обычно размер гидры менее 1 см. Жизненная форма - полип, что предполагает цилиндрическую форму тела с подошвой внизу и ротовым отверстием на верхней стороне. Рот окружен щупальцами (примерно 6-10), которые могут вытягиваться в длину, превышающую длину тела. Гидра наклоняется в воде из стороны в сторону и своими щупальцами улавливает мелких членистоногих (дафний и др.), после чего отправляет их в рот.
Для гидр, также как для всех кишечнополостных, характерна радиальная (или лучевая) симметрия . Если смотреть на не сверху, то можно провести множество воображаемых плоскостей, делящих животное на две равных части. Гидре все-равно с какой стороны к ней подплывает пища, так как она ведет неподвижный образ жизни, поэтому радиальная симметрия ей более выгодна, чем билатеральная (характерная для большинства подвижных животных).
Ротовое отверстие гидры открывается в кишечную полость . Здесь происходит частичное переваривание пищи. Остальное переваривание осуществляется в клетках, которые поглощают частично переваренную пищу из кишечной полости. Непереваренные остатки выбрасываются через рот, так как у кишечнополостных нет анального отверстия.
Тело гидры, как и всех кишечнополостных, состоит из двух слоев клеток. Наружный слой называется эктодермой , а внутренний - энтодермой . Между ними находится небольшой слой мезоглеи - неклеточного студенистого вещества, в котором могут находиться различные типы клеток или отростки клеток.
Эктодерма гидры
Эктодерму гидры составляют несколько видов клеток.
Кожно-мускульные клетки наиболее многочисленные. Они создают покровы животного, а также отвечают за изменение формы тела (удлинение или уменьшение, изгибание). Их отростки содержат мышечные волоконца, способные сокращаться (при этом их длина уменьшается) и расслабляться (их длина увеличивается). Таким образом, эти клетки играют роль не только покровов, но и мышц. У гидры нет настоящих мышечных клеток и, соответственно, настоящей мышечной ткани.
Гидра может передвигаться с помощью кувырков. Она наклоняется так сильно, что щупальцами достает до опоры и становится на них, поднимая подошву вверх. После этого наклоняется уже подошва и становится на опору. Таким образом, гидра совершает кувырок и оказывается на новом месте.
У гидры есть нервные клетки . У этих клеток есть тело и длинные отростки, которыми они соединяются между собой. Другие отростки контактируют с кожно-мускульными и некоторыми другими клетками. Таким образом все тело заключается в нервную сеть. У гидр нет скопления нервных клеток (ганглиев, мозга), однако даже такая примитивная нервная система позволяет им иметь безусловные рефлексы. Гидры реагируют на прикосновение, наличие ряда химических веществ, изменение температуры. Так если к гидре прикоснуться, то она сжимается. Это значит, что возбуждение от одной нервной клетки распространяется по всем остальным, после чего нервные клетки передают сигнал кожно-мускульным клеткам, чтобы они начали сокращать свои мышечные волоконца.
Между кожно-мускульными клетками у гидры есть немало стрекательных клеток . Особенно их много на щупальцах. Эти клетки внутри себя содержат стрекательные капсулы со стрекательными нитями. Снаружи у клеток находится чувствительный волосок, при касании которого стрекательная нить выстреливает из своей капсулы и поражает жертву. При этом в мелкое животное впрыскивается яд, обычно имеющий паралитическое действие. С помощью стрекательны клеток гидра не только ловит свою добычу, но и защищается от нападающих на нее животных.
Промежуточные клетки (находятся скорее в мезоглее, чем в эктодерме) обеспечивают регенерацию. Если гидра повреждается, то благодаря промежуточным клеткам на месте раны образуются новые различные клетки эктодермы и эндодермы. Гидра может восстановить достаточно большую часть своего тела. Отсюда и ее название: в честь персонажа древне-греческой мифологии, у которого отрастали новые головы взамен отрубленным.
Энтодерма гидры
Энтодерма выстилает кишечную полость гидры. Главная функция клеток энтодермы - это захват частичек пищи (частично переваренных в кишечной полости) и их окончательное переваривание. При этом у клеток энтодермы есть также мускульные волоконца, способные сокращаться. Эти волоконца обращены в сторону мезоглеи. В сторону кишечной полости направлены жгутики, которые подгребают к клетке пищевые частицы. Клетка их захватывает так, как это делают амебы - образуя ложноножки. Далее пища оказывается в пищеварительных вакуолях.
Энтодерма выделяет в кишечную полость секрет - пищеварительный сок. Благодаря ему захваченное гидрой животное распадается на мелкие частички.
Размножение гидры
У пресноводной гидры есть как половое, так и бесполое размножение.
Бесполое размножение осуществляется путем почкования. Оно происходит в благоприятный период года (в основном летом). На теле гидры образуется выпячивание стенки. Это выпячивание увеличивается в размерах, после чего на нем образуются щупальца и прорывается рот. В последствие дочерняя особь отделяется. Таким образом, пресноводные гидры не образуют колоний.
С наступлением холодов (осенью) гидра преступает к половому размножению . После полового размножения гидры гибнут, они не могут жить зимой. При половом размножении в теле гидры образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Последние покидают тело одной гидры, подплывают к другой и оплодотворяют там ее яйцеклетки. Образуются зиготы, которые покрываются плотной оболочкой, позволяющей им пережить зиму. Весной зигота начинает делиться, при этом формируются два зародышевых слоя - эктодерма и энтодерма. Когда температура становится достаточно высокой, молодая гидра разрывает оболочку и выходит наружу.