Какая структурная организация характерна для гидры. Класс гидроидные. Типы клеток гидры

Пресноводная гидра — это удивительное существо, которое не просто обнаружить из-за его микроскопических размеров. Hydra относится к типу кишечнополостных организмов.

Среда обитания этого маленького хищника — заросшие растительностью реки, запруды, озера без сильных течений. Проще всего наблюдать за пресноводным полипом через лупу.

Достаточно взять воду с ряской из водоема и дать ей немного постоять: вскоре можно будет разглядеть продолговатые «проволочки» белого или бурого цвета размером 1-3 сантиметра. Именно так изображают гидру на рисунках. Именно так и выглядит пресноводная гидра.

Строение

Туловище гидры имеет трубчатую форму. Оно представлено двумя видами клеток - эктодермой и энтодермой. Между ними находится межклеточное вещество — мезоглея.

В верхней части тела можно увидеть ротовое отверстие, обрамленное несколькими щупальцами.

С противоположной стороны «трубочки» расположена подошва. Благодаря присоске происходит прикрепление к стебелькам, листочкам и другим поверхностям.

Эктодерма гидры

Эктодерма — внешняя часть клеток тельца животного. Эти клетки необходимы для жизни и развития животного.

Эктодерма состоит из нескольких видов клеток. Среди них:

• кожно-мускульные клетки — они помогают телу двигаться и извиваться. Когда клетки сокращаются, животное сжимается или напротив - вытягивается. Простой механизм помогает гидре под покровом воды беспрепятственно передвигаться с помощью «кувырков» и «шагов»;
• стрекательные клетки — ими покрыты стенки тела животного, но большая часть сосредоточена в щупальцах. Как только рядом с гидрой проплывает мелкая добыча, она пытается коснуться ее щупальцами. В этот момент стрекательные клетки выпускают «волоски» с ядом. Парализуя жертву, гидра притягивает ее к ротовому отверстию и заглатывает. Эта несложная схема позволяет беспрепятственно добывать пищу. После такой работы стрекательные клетки самоуничтожаются, а на их месте появляются новые;
• нервные клетки. Внешняя оболочка тела представлена звездообразными клетками. Они соединены между собой, образуя цепочку нервных волокон. Так образована нервная система животного;
• половые клетки активно растут в осенний период. Представляют собой яйцевые (женские) половые клетки и сперматозоиды. Яйцеклетки находятся рядом с ротовым отверстием. Они быстро растут, поглощая расположенные рядом клетки. Сперматозоиды после созревания выходят из тела и плавают в воде;
• промежуточные клетки — они служат защитным механизмом: при повреждении тела животного эти невидимые «защитники» начинают активно размножаться и залечивать рану.

Энтодерма гидры

Энтодерма помогает гидре переваривать пищу. Клетки выстилают пищеварительный тракт. Они захватывают частички пищи, доставляя ее к вакуолям. Выделенный железистыми клетками пищеварительный сок перерабатывает необходимые для организма полезные вещества.

Чем дышит гидра

Пресноводная гидра дышит внешней поверхностью тела, через которую поступает необходимый для ее жизнедеятельности кислород.

Кроме того, в процессе дыхания участвуют и вакуоли.

Особенности размножения

В теплое время года гидры размножаются методом почкования. Это бесполый способ размножения. При этом на теле особи образуется нарост, который со временем увеличивается в размерах. Из «почки» разрастаются щупальца, и образуется рот.

В процессе почкования новое существо отделяется от тела и уходит в свободное плавание.

В холодный период времени гидры размножаются только половым путем. В теле животного созревают яйцеклетки и сперматозоиды. Мужские клетки, покинув тело, оплодотворяют яйцеклетки других гидр.

После функции размножения взрослые особи гибнут, а плодом их творения становятся зиготы, покрытые плотным «куполом» для того, чтобы выжить суровой зимой. Весной зигота активно делится, растет, а затем прорывает оболочку и начинает самостоятельную жизнь.

Чем питается гидра

Для питания гидры характерен рацион, состоящий из миниатюрных обитателей водоемов - инфузорий, водяных блох, планктонных рачков, насекомых, мальков рыб, червей.

Если жертва небольшая, гидра заглатывает ее целиком. Если же добыча крупного размера, хищница способна широко раскрыть рот, и значительно растянуть тело.

Регенерация гидры обыкновенной

Гидра обладает уникальной способностью: она не стареет. Каждая клеточка животного обновляется через пару-тройку недель. Даже потеряв часть тела, полип способен отрастить точно такую же, восстановив симметрию.

Гидра, разрезанная пополам, не умирает: из каждой части вырастает новое существо.

Биологическое значение гидры пресноводной

Гидра пресноводная - незаменимый элемент в пищевой цепочке. Это уникальное животное играет важную роль в очищении водоемов, регулируя популяцию других его обитателей.

Гидры - ценный объект исследования ученых в биологии, медицинской и научной областях.

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 классу гидроидных относят беспозвоночных водных стрекающих животных. В их жизненном цикле зачастую присутствуют, сменяя друг друга, две формы: полип и медуза. Гидроидные могут собираться в колонии, но нередки и одиночные особи. Обнаруживают следы гидроидных даже в докембрийских слоях, однако из-за крайней непрочности их тел поиск весьма затруднен.

Яркий представитель гидроидных - пресноводная гидра , одиночный полип. Ее тело имеет подошву, стебелек и длинные относительно стебелька щупальца. Передвигается она, словно художественная гимнастка, - при каждом шаге делает мостик и кувыркается через «голову». Гидра повсеместно используется в лабораторных опытах, ее способность к регенерации и высокая активность стволовых клеток, обеспечивающая «вечную молодость» полипу, подтолкнула немецких ученых к поиску и изучению «гена бессмертия».

Типы клеток гидры

1. Эпителиально-мускульные клетки формируют внешние покровы, то есть являются основой эктодермы . Функция этих клеток - сокращать тело гидры или делать его длиннее, для этого они имеют мускульное волоконце.

2. Пищеварительно-мускульные клетки расположены в энтодерме . Они приспособлены к фагоцитозу, захватывают и перемешивают частички пищи, попавшие в гастральную полость, для чего каждая клетка снабжена несколькими жгутиками. В целом жгутики и ложноножки помогают пище проникать из кишечной полости в цитоплазму клеток гидры. Таким образом, пищеварение у нее идет двумя способами: внутриполостным (для этого там есть набор ферментов) и внутриклеточным.

3. Стрекательные клетки расположены в первую очередь на щупальцах. Они многофункциональны. Во-первых, гидра с их помощью защищается - рыба, желающая съесть гидру, обжигается ядом и бросает ее. Во-вторых, гидра парализует захваченную щупальцами добычу. В стрекательной клетке содержится капсулка с ядовитой стрекательной нитью, снаружи расположен чувствительный волосок, который после раздражения дает сигнал к «выстрелу». Жизнь стрекательной клетки скоротечна: после «выстрела» нитью она гибнет.

4. Нервные клетки , вместе с отростками похожими на звезды, лежат в эктодерме , под слоем эпителиально-мускульных клеток. Самая большая концентрация их у подошвы и щупалец. При любом воздействии гидра реагирует, что является безусловным рефлексом. Есть у полипа и такое свойство как раздражимость. Вспомним также, что «зонтик» медузы окаймлен скоплением нервных клеток, а в теле находятся ганглии.

5. Железистые клетки выделяют клейкое вещество. Находятся они в энтодерме и способствуют перевариванию пищи.

6. Промежуточные клетки - круглые, очень маленькие и недифференцированные - лежат в эктодерме . Эти стволовые клетки бесконечно делятся, способны превращаться в любые другие, соматические (кроме эпителиально-мускульных) или половые и обеспечивают регенерацию гидры. Встречаются гидры, не имеющие промежуточных клеток (следовательно, стрекательных, нервных и половых), способные к бесполому размножению.

7. Половые клетки развиваются в эктодерме . Яйцеклетка пресноводной гидры снабжена ложноножками, которыми она захватывает соседние клетки вместе с их питательными веществами. Среди гидр встречается гермафродитизм , когда яйцеклетки и сперматозоиды формируются у одной особи, но в разное время.

Прочие особенности пресноводной гидры

1. Дыхательной системы гидры не имеют, дышат они всей поверхностью тела.

2. Кровеносная система не сформирована.

3. Пищей для гидр служат личинки водных насекомых, разнообразные мелкие беспозвоночные, рачки (дафнии, циклопы). Непереваренные остатки пищи, как и у других кишечнополостных, удаляются обратно через ротовое отверстие.

4. Гидра способна к регенерации , за которую отвечают промежуточные клетки. Даже изрезанная на фрагменты, гидра достраивает необходимые органы и превращается в нескольких новых особей.

Форма тела гидр трубчатая. Ротовое отверстие этих животных покрыто щупальцами. Гидры живут в воде, а своими стрекательными щупальцами убивают и подносят ко рту добычу.

   Тип - Кишечнополостные
   Класс - Гидроидные
   Род/Вид - Gidra vulgaris, H.oligactis и др.

   Основные данные:
РАЗМЕРЫ
Длина: 6-15 мм.

РАЗМНОЖЕНИЕ
Вегетативное: имеет характер почкования. На теле материнской особи появляется почка, из которой постепенно развивается дочерняя особь.
Половое: большинство видов гидр раздельнополы. В гонадах скапливаются клетки, из которых развиваются яйца. В семенника развиваются спермии.

ОБРАЗ ЖИЗНИ
Привычки: живут в пресных и солоноватых водах.
Еда: планктон, мальки рыб, инфузории.
Продолжительность жизни: нет данных.

РОДСТВЕННЫЕ ВИДЫ
К типу кишечнополостных принадлежит более 9 000 видов, некоторые из них (15-20) живут только в пресных водах.

   Пресноводные гидры - одни из самых мелких хищников. Несмотря на это, они способны обеспечить себя едой. Гидры имеют трубчатую форму тела. С помощью подошвы они прикрепляются к подводным растениям или камням и шевелят щупальцами в поисках добычи. Гидры зеленого цвета содержат в себе фотосинтезирующие водоросли.

ЕДА

   Гидра - это хищное животное, живущее в воде. Она питается мелкими организмами, живущими в воде, например, инфузориями, малощетинковыми червями, планктонными рачками, водяными блохами, насекомыми и их личинками, также мальками рыб. Гидра, которая охотится, прикрепляется к водному растению, ветке или листку и повисает на них. Ее щупальца очень широко раскрыты. Они постоянно совершают круговые поисковые движения. Если одно из них коснется жертвы, к нему устремляются другие. Гидра парализует добычу ядом стрекальных клеток. Парализованную добычу гидра щупальцами подтягивает к ротовому отверстию. Мелких животных она заглатывает целыми. Если жертва больше гидры, хищница широко раскрывает рот, стенки ее тела растягиваются. Если такая добыча настолько большая, что не помещается в гастральную полость, то гидра заглатывает только ее часть и, в меру переваривания, проталкивает жертву все глубже.

ОБРАЗ ЖИЗНИ

   Гидры живут поодиночке. Однако в особо богатых на пищу местах охотится сразу несколько гидр. Так получается потому, что водное течение приносит много корма в определенное место. Гидры рода Нуйга предпочитают пресный водоем. Эти животные были открыты исследователем, который изобрел микроскоп, А. Левенгуком (1632-1723). Другой ученый, Г. Трамбле, обнаружил, что гидры легко восстанавливают утраченные части тела. Невзрачное трубчатое тело, увенчанное щупальцами, которые растут вокруг ротового отверстия, и подошва на конце тела - вот основные черты внешнего облика гидры. Гастральна полость этого животного сплошная. Щупальца полые. Стенки тела состоят из двух слоев клеток. Есть железистые клетки, расположенные в средней части тела гидры. Различные виды очень похожи между собой. Они различаются в основном цветом (а, как следствие, разные цвета говорят о какой-нибудь особенности строения). У гидр ярко-зеленого цвета в теле живут симбиотические водоросли. Гидры реагируют на свет и плывут в направлении к нему. Эти животные малоподвижны. Большую часть своей жизни они проводят в прикрепленном состоянии, ожидая добычу. Подошвой, как присоской, гидры прочно прикрепляются к растениям.

РАЗМНОЖЕНИЕ

   Гидры размножаются двумя способами - половым и вегетативным. Вегетативное размножение представлено почкованием. При пригодных внешних условиях на теле гидры развивается несколько почек. В самом начале бутон похож на маленький холмик, позже на его внешнем конце появляются миниатюрные щупальца. Щупальца растут, на них появляются стрекательные клетки. Нижняя часть тела дочерней особи истончается, у гидры открывается ротовое отверстие, молодая особь ответвляется и начинает самостоятельную жизнь. Эти животные размножаются почкованием в теплое время года. С наступлением осени гидры приступают к половому размножению. В гонадах образуются половые клетки. Гонада трескается, и из нее выходит яйцо. Примерно в это же время в семенниках других гидр образуются спермии. Они также покидают гонаду и плавают в воде. Одна из них оплодотворяет яйцо. В яйце развивается зародыш. Под защитой двойной оболочки он зимует на дне. Весной из яйца выходит полностью сформированная гидра.
  

ИЗВЕСТНО ЛИ ТЕБЕ, ЧТО...

• Гидра не стареет, поскольку каждая клетка ее тела обновляется через несколько недель. Это животное живет только в теплое время года. С началом зимы все взрослые гидры погибают. Перезимовать могут только их яйца, защищенные прочной двойной оболочкой, - ембриотекой.
• Гидры легко восстанавливают свои утраченные конечности. Ученый Г. Трамбле (1710-1784) в результате проведенных им многочисленных опытов получил семиглавого полипа, у которого отрастали отрезанные головы. Он был похож на мифическое существо - Лернейскую гидру, побежденную героем древней Греции - Гераклом.
• Во время постоянных движений в воде гидра производит довольно оригинальные акробатические трюки.

  

ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГИДРЫ

   Щупальца: ротовое отверстие окружено венчиком с 5-12 щупалец со стрекальными клетками. С их помощью животное парализует добычу и затягивает ее в рот. Гидра, которая охотится, прикрепляется к твердой поверхности, и, широко расставив щупальца, делает ими круговые поисковые движения.
   Тело: форма тела трубчатая. На переднем конце ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Аборальна пора находится посередине подошвы. Стенка гидры состоит из двух слоев клеток. Пищеварительные процессы происходят в средней части тела.
   Ротовое отверстие: покрыто венчиком щупалец. Щупальцами гидра подтягивает животное в рот и заглатывает его.
   Нога: задний конец гидры сужен - это нога, которая имеет на конце подошву.
   Гонады: образуются в эктодерме и имеют вид бугорков. В них скапливаются половые клетки.
   Купол: длина около 13 мм. Это для самообороны. Гидра взимается и образует плотный купол.
   Бутон: вегетативное размножение гидры имеет характер почкования. На теле одновременно может появиться несколько почек. Почки быстро растут.

МЕСТА ПРОЖИВАНИЯ
Пресноводные гидры живут в пресных и солоноватых водах. Они населяют реки, озера, болота и другие водоемы. Наибольшего распространения получили виды обычная и бурая гидры.
СОХРАНЕНИЕ
Каждый вид рода проживающего на определенной территории. В наши дни исчезновение им не грозит.