13 окт. 2012 г.

Низшие многоклеточные, тип кишечнополостные

Возможно, совместное обитание одноклеточных организмов в колониях привело к возникновению низших многоклеточных животных, например древнейших кишечнополостных. Развитие животного мира на Земле с уровня одноклеточной организации поднялось на следующий, более высокий уровень — двуслойных многоклеточных животных. Этот ароморфоз открыл путь для дальнейшего поступательного хода эволюции.

Кишечнополостные живут исключительно в воде, главным образом в морях и океанах. Большинство этих животных ведут сидячий образ жизни. Сидячее животное прикреплено одним концом ко дну. Рот расположен на противоположном конце тела. Добыча может подплывать к нему с разных сторон. В связи с этим органы захвата пищи — щупальца — отходят ото рта подобно лучам. Следовательно, лучевая симметрия вырабатывается у животных в связи с сидячим образом жизни (рис. 1).

Лучевая симметрия — это один из характерных признаков кишечнополостных. Кроме того, у всех кишечнополостных стенки тела состоят из двух слоев клеток. А внутри тела имеется кишечная полость, открывающаяся наружу одним отверстием. Этими особенностями строения кишечнополостные отличаются от всех других многоклеточных животных.

Рис. 1. Гидры в аквариуме.

Можно предполагать, что древние кишечнополостные имели форму простого двуслойного мешка и произошли от колониальных жгутиконосцев, о чем свидетельствуют жгутиковые клетки кишечной полости. Превращение колонии клеток, имеющей форму шара, в двуслойный мешок в истории животного мира шло, видимо, путем впячивания в одном месте стенки шара внутрь. Это могло произойти в связи с переходом части колониальных простейших к питанию более крупной пищей, чем та, которой питались отдельные клетки шаровидной колонии. Впячивание стенки шара помогало колонии обволакивать, удерживать в непосредственной близости и переваривать более крупную добычу. В связи с этим со временем и появились на земле колонии, имеющие вид двуслойного мешка, похожего на мяч со вдавленной стороной.

Однако у современных кишечнополостных, в отличие от колониальных жгутиковых, мы видим резкое различие в деятельности отдельных групп клеток. Одни клетки тела выполняют функции переваривания пищи, другие — защиты, третьи — передвижения организма, четвертые (нервные клетки) — общения всего организма с окружающей средой и т. д. Это дает кишечнополостным определенное биологическое преимущество по сравнению с колонией простейших.

Разделение функций между отдельными группами клеток в то же время приводит к усилению взаимной зависимости. Например, нервные клетки, более тонко, чем клетки пищеварительные, чувствующие различные раздражения, не могут сами захватывать пищу. С появлением такого «разделения труда» и усилением взаимной зависимости кишечнополостное животное превращается в процессе исторического развития в единый и цельный многоклеточный организм, отличный от колонии клеток.

Особенно большую роль в согласованной деятельности всех частей многоклеточного животного играет сплетение нервных клеток. Прикоснувшись к телу, например, гидры, нетрудно заставить ее сжаться в комочек или сократить свои щупальца. Так при посредстве нервного сплетения гидра отвечает на раздражение. Если при этом будет раздражена только часть клеток, отвечать на раздражение будут клетки, входящие в состав тела, — весь организм.

Из подобных наблюдений можно сделать вывод, что организм кишечнополостного — это действительно не простое скопление клеток, не колония, подобная вольвоксу.

Кишечнополостные — это многоклеточные животные, в теле которых каждая клетка является не самостоятельным организмом, а только его частью.


Рис 2. Продольный разрез тела гидры (схема):

1 — рот; 2 — щупальца; 3 — кишечная полость; 4 — наружный слой клеток; 5 — внутренний слой клеток; 6 — крапивные клетки; 7 — отпочковывающаяся гидра; 8 — орган, где образуются сперматозоиды; 9 — яйцеклетка.

Однако сам факт наличия нервного сплетения и связанных с ним ответных движений с несомненностью свидетельствует р том, что даже ярко окрашенные морские актинии, щупальца которых напоминают лепестки подводных цветов,— не растения, а животные, хотя и очень низкоорганизованные. Их деятельность сводится главным образом к непроизвольным простым защитным движениям, к улавливанию добычи, случайно наткнувшейся на вытянутые щупальца, последующему перевариванию и усвоению ее.

Однако по сравнению с колониальными простейшими кишечнополостные отличаются более сложным строением, хотя и остаются еще на двуслойном уровне организации.

Далекие предки ныне существующих кишечнополостных приблизительно за миллиард лет дали большую группу животных, приспособленных к существованию в разнообразных условиях окруяіающей среды. В пресных водоемах возникли и развились одни виды, а в соленых — другие. В свою очередь, по-разному исторически формировались они в прибрежных водах, на глубинах, в толще воды и на дне водоемов.

В прудах, озерах и заводях рек, в чистой воде обитает не-сколько видов гидр (рис. 1). Долгое время этих своеобразных животных многие ученые причисляли к растениям. Только в 1740 г. швейцарский натуралист Трамблэ доказал, что гидра — животное. Однажды он зачерпнул в банку воды из рва, принес домой и, рассматривая содержимое банки, заметил гидр, которых сначала принял за растения. Каково же было его изумление, когда он увидел, как гидра медленно изгибает щупальца, захватывает ими дафний и заглатывает их. Сомнений не было: гидра — животное, притом хищное.

Трамблэ удалось разрезать гидру пополам и установить, что обе половинки животного спустя некоторое время регенерировали, восстановили утраченные части.

Под микроскопом видно, что гидра — многоклеточное животное, стенка ее тела состоит из двух слоев клеток (рис. 2) — наружного, или покровного (эктодермы), и внутреннего, или пищеварительного (энтодермы). Между этими слоями клеток залегает не имеющая клеточного строения тонкая перепонка — опорная пластинка. Она играет роль внутреннего скелета.

Если сосуд, в котором живут гидры, слегка качнуть, то тело их быстро сожмется, а щупальца — укоротятся. Так же быстро сократится тело гидры и от прикосновения препаровальной иглой.

Если к аквариуму с гидрами подойти на следующий день, то их уже не окажется на прежнем месте. Терпеливо наблюдая, можно увидеть, что гидры, медленно изгибая тело, прикрепляют к растению ротовой его конец, отцепляют подошву и переносят ее на другое место. Они как бы кувыркаются.

В других случаях гидры передвигаются подобно гусеницам пядениц — дугообразно изгибают тело и подтягивают подошву к ротовому концу. Наконец, при жизни в гуще водных растений гидра как бы нащупывает соседнее растение, обвивает его щупальцами, а затем подтягивается на нем.

Если мимо гидры проплывает дафния и натыкается на расставленные щупальца, то как бы прилипает к ним. Это объясняется деятельностью стрекательных, или крапивных, клеток, которые располагаются на щупальцах целыми батареями. Внутри крапивной клетки находится пузырек, в котором свернута спиралью упругая нить. На поверхности клетки имеется чувствительный вырост. Если дафния или другое небольшое животное коснется чувствительного выроста, пружинистая нить с силой распрямляется, выбрасывается из клетки, ранит и удерживает жертву. При этом из нити в ранку выделяется ядовитая жидкость. Яд быстро парализует добычу и убивает ее. Гидра направляет щупальцами пораженное животное в ротовое отверстие. Далее жертва попадает в кишечную полость, где и переваривается.

Стрекательные клетки играют и защитную роль. Наблюдая за гидрой в аквариуме, нетрудно заметить, как иногда быстро отплывают от нее небольшие аквариумные рыбки. Это происходит в тех случаях, когда гидра выбрасывает ядовитые нити. Для более крупных животных и человека стрекательные клетки гидры безвредны.

Если рассмотреть под микроскопом типичную клетку из наружного слоя тела гидры, то можно увидеть, что она имеет две части. Та часть, в которой заметно ядро, соприкасается с окружающей средой и играет защитную покровную роль. Эту часть клетки называют мышечной, а всю клетку — покровно-мышечной.

Покровно-мышечные клетки имеют по два мышечных отростка, вытянутых вдоль тела. Эти отростки способны при возбуждении сокращаться, уменьшаться в длину. При одновременном сокращении отростков всех клеток наружного слоя тело гидры укорачивается.

Клетки внутреннего слоя имеют иное строение. Большинство этих клеток на стороне, обращенной внутрь кишечной полости, имеют по жгутику, могут образовывать ложноножку и играют пищеварительную роль. Другие, прилегающие к опорной пластинке, клетки обладают двигательной функцией. Эти клетки являются пищеварительно-мышечными. Их мышечные отростки образуют как бы кольцевую мускулатуру. При сокращении отростков пищеварительно-мышечных клеток тело гидры становится тоньше и вытягивается в длину.
Мышечные отростки клеток тела гидры сокращаются под влиянием нервных клеток. Нервные клетки имеют звездчатую форму. В центре каждой из них находится крупное ядро, а в стороны отходит несколько длинных и тонких отростков.

Соприкасаясь друг с другом своими отростками, эти клетки образуют нервное сплетение — прообраз нервной системы.

Нервные клетки отличаются большой возбудимостью, а также способностью мгновенно передавать возбуждение другим клеткам — распространять его по организму. Например, если проплывающая мимо водяная блоха задевает щупальце гидры, то его нервные клетки возбуждаются. Возникшее возбуждение мгновенно распространяется по всей нервной сети и передается покровно-мышечным клеткам. Отростки последних сокращаются, и щупальца изгибаются по направлению к добыче. Ответ организма на раздражение, осуществляющийся с помощью нервного сплетения, называют уже не таксисом, а рефлексом. Захватывание дафнии — это пищевой рефлекс гидры; сокращение тела при дотрагивании иглой — оборонительный рефлекс.

Когда добыча попадает в кишечную полость, то ее прикосновение к стенкам полости вызывает выделение капелек пищеварительного сока из железистых клеток внутреннего слоя. Железистые клетки расположены между пищеварительно-мышечными, в стенке кишечной полости. Под влиянием их выделений ткани добычи разрушаются и пища размельчается. Жгутики пищеварительно-мышечных клеток непрерывно движутся и равномерно распределяют размельченную пищу по всей кишечной полости. Мелкие частички пищи захватываются ложноножками клеток эндотермы, внутри которых и перевариваются.
Вследствие того что стенка тела гидры тонкая, кислород легко проникает в каждую ее клетку. Также легко выделяется из тела в окружающую воду и углекислый газ. Никаких особых органов дыхания у гидры нет. Дышит она всей поверхностью тела.

Нет у гидры и органов выделения. Ненужные телу жидкие вещества выделяются клетками тела прямо в окружающую среду.

При хорошем питании летом на теле гидры образуются выпячивания — почки, образованные двумя слоями клеток. Они постепенно увеличиваются в размерах и удлиняются, на вершине у них оформляется ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Так из почек развиваются дочерние гидры.

Первое время между пищеварительными полостями дочерней и материнской гидр существует связь. Затем она нарушается. У молодой гидры образуется подошва. Она отделяется от материнского организма. Так происходит у гидры бесполое размножение путем почкования.

Под осень становится меньше животных, которыми питается гидра. Условия существования ее ухудшаются. В это время на теле гидры появляются бугорки, отличные от почек. Они образуются только за счет наружного слоя. В одних из них развивается по крупной женской клетке — яйцеклетке, в других — много мелких мужских половых клеток — сперматозоидов.
Созревшие сперматозоиды очень подвижны. Они выходят в воду и проникают в яйцеклетки других гидр. Происходит оплодотворение: от слияния яйцеклетки и сперматозоида образуется одна новая клетка.

Осенью взрослые гидры погибают, но их оплодотворенные яйца, одетые толстой защитной оболочкой, благополучно переносят зиму на дне водоемов.

Хотя гидра — животное многоклеточное, ее оплодотворенное яйцо состоит вначале только из одной клетки. Затем под оболочкой оно начинает дробиться. В нем образуются 2 клетки. Они не расходятся, как при делении амебы, а остаются вместе и продолжают дробиться далее.

Таким образом в яйце появляются 4, 8, 16 и, наконец, много клеток.

Процесс дробления яйца зимой приостанавливается. Он заканчивается лишь весной следующего года. Тогда из яйца появляется молодая гидра. Развитие многоклеточного животного из одной клетки является наглядным доказательством родства кишечнополостных с одноклеточными простейшими.

Кишечнополостные, населяющие моря и океаны, весьма многообразны. Многие из них имеют причудливую форму и очень яркую окраску.


Рис. 3. АДАПТИВНАЯ РАДИАЦИЯ МОРСКИХ КИШЕЧНОПОЛОСТНЫХ:


обитатели толщи воды: 1 — сцифоидные медузы, предки которых в древние времена перешли к свободному плаванию; обитатели средних глубин: 2 - одиночные кораллы актинии; обитатели тех участков морей, куда не доходит волнение: 3 - древовидно ветвящиеся красные коралловые полипы; обитатели зоны прибоя; 4 — массивные рифообразующйе коралловые полипы.


В тихий солнечный день сквозь прозрачную толщу воды на дне тропических морей можно видеть как бы целые заросли, образованные сидячими кишечнополостными — различными коралловыми полипами и актиниями всевозможных расцветок. Над ними, как тени, колышутся прозрачные, как бы стеклянные медузы и плавают тоже яркие по окраске тропические рыбки. Многие из этих морских животных могут светиться ночью, подобно ночесветке. Тогда кажется, что сама морская бездна тихо мерцает холодным и таинственным светом. Даже прекрасный наземный мир живых организмов по своей красоте и яркости уступает подводным морским животным, в частности актиниям, превосходящим красоту цветков тропических растений и порхающих над ними многоцветных птиц и бабочек.

Актинии (рис. 3) — кишечнополостные, ведущие сидячий образ жизни. В связи с этим их тело в общих чертах на-поминает тело гидры. Оно имеет, так же как и у гидры, цилиндрическую форму. Подошвой актиния прикрепляется ко дну. На противоположной стороне ее тела находится ротовое отверстие, окруженное многими щупальцами.

В отличие от гидры актинии — яркие, крупные полипы, диаметром до полуметра. Живут актинии в морях. Здесь они или

сидят неподвижно, или медленно переползают с места на место при помощи своей мускулистой подошвы. Актинии очень чувствительны. При малейшем раздражении они втягивают щупальца, сильно съеживаются и превращаются в плотные комочки. Подобно гидре, актинии ранят добычу стрекательными нитями, схватывают щупальцами, заглатывают. В связи с таким способом питания у актиний выработался определенный автоматизм в действии щупалец. Достаточно одному из них прикоснуться к добыче, чтобы все остальные пригнулись к ротовому отверстию. В обычных условиях жизни актинии это целесообразно, так как помогает лучше удерживать добычу. Однако если привязать к палке кусочек мяса, которым и прикоснуться затем к одному из щупалец, то и в этом случае все щупальца будут сгибаться, хотя они никогда не смогут оторвать мясо от палки. Подобными опытами выяснено, что действия актиний рефлекторны, но не сознательны.

Размножаются актинии бесполым и половым путем. При бесполом происходит деление пополам. Яйцеклетки и сперматозоиды образуются у актиний, в отличие от гидры, на внутренней стенке кишечной полости. Попадая в кишечную полость, они не перевариваются, а через рот выводятся наружу. После оплодотворения яйцо делится и спустя некоторое время превращается в ресничную личинку. Некоторое время личинка плавает, затем садится на дно и превращается в маленькую актинию.

Актиния принадлежит к одиночным коралловым полипам. Чтобы понять, что представляет собой колониальный коралловый полип, достаточно вспомнить почкующуюся гидру с несколькими неотделившимися дочерними особями. У колониальных коралловых полипов дочерние особи не отделяются от материнского организма, а продолжают жить вместе, образуя громадные колонии, в которых сохраняется связь между кишечными полостями всех особей. Пища, пойманная одним полипом, становится общим достоянием.

Колония наиболее известного красного коралла имеет разветвленный известковый скелет розового или красного цвета. Скелет как бы заменяет опорную пластинку гидры. Снаружи живой колонии видны многочисленные белые звездочки — венчики щупалец отдельных полипов. Вся колония в целом похожа на деревце с красноватым стволом и белыми цветочками. Но, если наблюдать за колонией, можно заметить, что временами «цветочки» наклоняют свои «лепестки» и схватывают ими какое-либо животное.

Добывают кораллы в теплых морях на глубине от 60 до 200 м. Ловцы кораллов выезжают в море и некоторое время волочат по его дну груз с сетями. При этом обломанные куски древовидных колоний запутываются в сетях. Скелет благородного коралла очищают от мягкой наружной оболочки с сидящими в ней полипами, дробят, шлифуют. Из скелетов красных кораллов изготовляют красивые ожерелья.

В отличие от красного коралла, живущего сравнительно глубоко, куда не доходит волнение, рифообразующие кораллы селятся в прибрежной полосе прибоя, отливов и приливов, где они подвержены сильным ударам волн. Зато здесь вода лучше насыщается кислородом, много света, богаче растительный и животный мир.

Такое различие в местах обитания полипов существенно сказывается на их строении. В отличие от красного коралла, имеющего хрупкий, растущий вверх древовидный скелет, в полосе прибоя обитают колонии, образующие в большинстве случаев массивные минеральные скелеты, нередко напоминающие известковые караваи диаметром более 2 м. В этом случае сами полипы сидят как бы па поверхности «каравая» внутри известковых чашечек, выделенных эктодермой. От их стенок внутрь тела полипов отходят известковые перегородки.

У колонии, состоящей из огромного числа особей, стенки соседних чашечек сливаются друг с другом, со временем сильно утолщаются и образуют отличную защиту от прибоя. Отмирая, колонии рифообразующих кораллов оставляют на дне свои минеральные скелеты, из которых со временем образуются мощные отложения известняка. Из него получают ценные строительные материалы.

Рифообразующие коралловые полипы в массе заселяют теплые прибрежные воды тропических морей и океанов. Самые благоприятные условия для них имеются там, где зимняя температура воды не опускается ниже 20 °С. Они нуждаются в насыщенной кислородом чистой морской воде с нормальной океанической соленостью (около 3,5%). Извлекая из воды растворенные в ней минеральные соли, они в конечном счете становятся участниками грандиозного круговорота веществ между живой и неживой природой, образователями осадочных горных пород и земной коры — литосферы.

Различают три разновидности рифов: береговые, барьерные и кольцевые, или атоллы. Береговые рифы окаймляют берега суши. Барьерные расположены на некотором удалении от берегов. Особенно знаменит Большой Барьерный риф Австралии. Он тянется вдоль ее восточного берега на протяжении 1400 км. Перед устьями рек, где вода опреснена, коралловые полипы не селятся. Вообще же подводные барьерные и береговые рифы представляют порой большую опасность для мореплавателей.

Атоллы — это своеобразные коралловые острова кольцевидной формы, диаметром до 10 км, в центре которых находится озеро более спокойной морской воды. Коралловая суша острова возвышается над уровнем океана до 4 м, а ее ширина достигает 250 м. Ветер и волны приносят сюда семена и плоды различных растений. Здесь образуется почва и появляются даже деревья (чаще всего кокосовые пальмы) и поселения птиц.

Существует несколько теорий происхождения атоллов. Одна из них высказана еще Ч. Дарвином. Он предположил, что атоллы возникли из береговых рифов, окружавших острова, вследствие постепенного опускания морского дна. При полном погружении острова под воду на месте суши образуется мелководная лагуна, а береговой риф превращается в атолл. В последнее время теория Ч. Дарвина получила дополнительные научные подтверждения.

Крупные сцифоидные медузы (рис. 3), в отличие от гидры и коралловых полипов, — свободно плавающие животные. Стекловидное, полупрозрачное, водянистое тело медузы напоминает по форме колокол или блюдце, перевернутое в воде вверх дном. Ее можно сравнить с зонтиком, опущенным ручкой вниз. Из-под колокола медузы то и дело выбрасывается струя воды — производится как бы «водяной выстрел». При этом в результате отдачи тело медузы перемещается толчком в противоположную сторону.

По краю колокола медузы свешиваются вниз многочисленные щупальца. На них находятся батареи крупных стрекательных клеток. Парализованные ими морские животные поступают в кишечную полость, где и перевариваются. Непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу через ротовое отверстие, как у гидры.

Стрекательные клетки крупных медуз (диаметром до 1 м) вызывают жгучую боль, поражая кожу людей, напоминающую сильный ожог крапивы.

Если сравнить строение медузы со строением гидры, можно видеть, что медуза похожа на полипа, обращенного вниз своим ротовым отверстием. Подошва этого полипа обращена вверх и разрослась, превратившись в зонтик — орган плавания. Главнейшие отличия медузы связаны с плаванием.

Вопросы для самопроверки и контроля:

1. Какие главнейшие особенности строения характеризуют кишечнополостных?
2. Чем многоклеточные животные отличаются от колониальных простейших?
3. В чем выражается ароморфоз на уровне низших многоклеточных по сравнению с простейшими?
4. Какие можно привести примеры адаптивной радиации кишечнополостных?

Задание для самостоятельной лабораторной работы:

Понаблюдать за живой гидрой в аквариуме. Перенести ее пипеткой в часовое стекло с водой, пронаблюдать реакции на прикосновение препаровальной иглой. Поместить к ней дафнию. Проследить, как гидра питается.



0 коммент.:

Отправить комментарий

Понравился блог или статья? Поделить с друзьями в социальных сетях!
Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More