Курс биологии для поступающих в вузы

КЛАСС ГИДРОИДНЫЕ

Наиболее известным представителем этого класса является гидра. Впервые ее наблюдал Антони Ван Левенгук. В настоящее время мировая фауна насчитывает 29 видов гидр, из них 8 видов встречаются в пресных водоемах стран СНГ. Гидра представляет собой небольшой полип (около 1 см длиной) с более или менее правильной цилиндрической формой. Ее тело представляет собой двухслойный мешок с одним отверстием - ртом, который окружает венчик щупалец (6 - 12). Вытянутые щупальца гидры в 3 - 4 раза превышают длину тела. Вся верхняя часть животного, несущая ротовое отверстие и щупальца, называется гипостомом. После него следует относительно широкая часть тела - желудочный отдел, который переходит в более узкий стебелек, заканчивающийся подошвой ( 301). С помощью подошвы гидра прикрепляется к субстрату, но не навсегда - она способна медленно передвигаться, скользя на подошве, или относительно быстро посредством «кувырков».

Эктодерма состоит из эпителиально-мускульных, стрекательных, нервных и промежуточных клеток ( 302). Наиболее многочисленными являются эпителиально-мускульные, названные за то, что в их базальной части имеется мышечное волоконце, ориентированное по продольной оси тела. Поэтому при сокращении этих клеток гидра укорачивается. Высота клеток неодинакова и зависит от расположения в теле: на щупальцах они короткие, а на остальном теле высота намного превышает ширину.

Стрекателъны/е клетки являются характерной особенностью всех кишечнополостны/х. У гидры они разбросаны по всему телу, но наиболее многочисленны на щупальцах, где образуют бугорки, называемые батареями. Несколько меньше стрекательных клеток в эктодерме желудочного отдела, а в области гипо- стома и стебелька их очень мало. Стрекательные клетки (как и все остальные) образуются из промежуточных, или интерсти- циальных, клеток, но, сформировавшись, они внедряются внутрь эпителиально-мускульных клеток, составляя батареи. Каждая батарея при этом включает от 3 до 15 стрекательных клеток.

Каждая стрекательная клетка имеет капсулу, которую еще называют книдой, или нематоцис- той. В капсуле находится спирально скрученная полая нить, а наружу клетки выдается чувствительный волосок - книдоциль, окруженный микроворсинками ( 303). Прикосновение к книдоцилю вызывает его отклонение в сторону, при этом он задевает микроворсинки, что вызывает возбуждение клетки и является сигналом для выброса нити из капсулы.

Морфологически выделяют три типа стрекательных клеток: пенетранты, глютинанты и вольвенты. Самыми крупными являются пенетранты. Их задача состоит в том, чтобы пробить покровы добычи. Для этого в тело жертвы сначала втыкаются сложенные вместе три стилета, которые затем разворачиваются назад, тем самым расширяя отверстие и закрепляясь в покровах. После этого в рану выстреливает нить, которая вносит в тело жертвы ядовитые вещества, парализуя ее. Глютинанты имеют меньшие размеры, чем пенетранты. Их делят на две группы - малые и большие. Малые глютинанты (стереолины) выбрасывают липкую нить без шипиков. Полагают, что этот тип стрекательных клеток не служит нападению, а помогает гидре передвигаться, приклеиваясь к субстрату в процессе движения. Нить больших глютинантов (стрепто- лин) имеет мелкие, спирально уложенные шипики, которые, по-видимому, выполняют защитную функцию. Самыми мелкими из стрекательных клеток являются вольвенты, имеющие относительно короткую нить. При выстреливании такая нить обвивает неровности покровов жертвы и тем самым ограничивает ее подвижность. Этому также способствуют небольшие шипики, загнутые назад, которые покрывают нить.

Различные стрекательные клетки демонстрируют привязанность определенным участкам тела гидры. Все стрекательные клетки выстреливают нить лишь один раз и вскоре после этого погибают.

Нервные клетки расположены в эктодерме диффузно, однако более часто они встречаются вокруг рта и на подошве. Отростки нервных клеток сообщаются между собой, образуя субэпителиальное сплетение ( 304). Такой диффузны/й тип нервной системы/ является наиболее примитивным в животном мире, поскольку все клетки находятся на поверхности и, следовательно, слабо защищены. Кроме того, диффузное рассредоточение нервных элементов не позволяет сформироваться более или менее крупным скоплениям нервной ткани, следовательно, у гидры отсутствуют нервные центры. Однако даже это позволяет гидре реагировать на изменения внешней среды, она даже способна вырабатывать условные рефлексы.

Интерстициалыны/е, или про межу точны/е, клетки имеют небольшие размеры, обычно они оказываются окруженными другими клетками, чаще всего эпителиальными (см.  302). Функционально они являются стволовыми, поэтому промежуточные клетки всегда остаются недифференцированными. Именно они дают начало всем другим клеточным элементам (как эктодермы, так и энтодермы). Однако следует отметить, что эпителиально- мускульные и железистые клетки энтодермы способны делиться, увеличивая свою популяцию.

Энтодерма состоит из клеточных элементов двух основных типов: эпителиально-мускульных пищеварительных и железистых клеток (см.  302). Первые имеют мускульные волокна, расположенные перпендикулярно продольной оси тела, поэтому их сокращение приводит к сужению тела гидры, т.е. они являются антагонистами аналогичных клеток эктодермы. На апикальной (обращенной в полость) стороне этих клеток имеется один - три жгутика. Железистые клетки бывают двух типов - ацидофильные и базофильные. Они выделяют в пищеварительную полость литические ферменты, расщепляющие органические макромолекулы до мономеров. В энтодерме, кроме того, имеется небольшое количество промежуточных клеток.

Гидра может успешно охотиться даже на мелких рыб. Свою добычу животное парализует стрекательными клетками, после чего подтягивает щупальцами к ротовому отверстию и заглатывает. При этом диаметр ротового отверстия значительно увеличивается, превосходя диаметр тела в несколько раз. Усвоение питательных веществ осуществляется двумя способами. Во- первых, пищевые частицы могут непосредственно захватываться клетками, имеющими жгутики, путем фагоцитоза и расщепляться в цитоплазме с помощью ферментов лизосом. Это внутриклеточное пищеварение, напомним, что оно было свойственно еще простейшим и в целом любая животная клетка способна к фагоцитозу. Во-вторых, у гидр (и других кишечнополостных) с возникновением полости появилась возможность в полостном пищеварении. Оказавшись в пищеварительной полости, проглоченное животное подвергается воздействию гидролитических ферментов, которые выделяют железистые клетки энтодермы. После этого органические вещества всасываются клетками энтодермы и через мезоглею диффундируют в эктодерму. По данным исследователей, гидра может усваивать белки, жиры и полисахариды животного происхождения (гликоген), однако она не способна перерабатывать растительный крахмал. Непереваренные структуры (например, хитиновые части рачков) выводятся из пищеварительной полости также через ротовое отверстие.

От характера пищи зависит окраска гидры - животное может быть почти бесцветным, серым, бурым, зеленым. Интересно, что зеленый цвет определяется одноклеточными водорослями зоохло- реллами, которые живут в теле гидры как симбионты. При этом гидра получает от водоросли кислород, которого в мутной воде недостаточно, а зоохлорелла потребляет вырабатываемые гидрой в процессе жизнедеятельности вещества (углекислый газ, аммиак), которые вредны для гидры.

Размножение и развитие. Гидры размножаются бесполым и половым путями. Бесполое размножение осуществляется посредством почкования, которое наблюдал еще А. Ван Левенгук. При этом на средней части тела, которую называют поясом почкования, периодически образуются бугорки, которые развиваются в молодых гидр (см.  301). Постепенно на вершине бугорка прорывается рот и образуются щупальца (обычно в меньшем количестве, чем у материнского организма). Некоторое время молодая гидра сохраняет связь с родительской особью, после чего разделяется и живет самостоятельно. Почкование у гидр обычно идет летом при теплой погоде и обильной пище, причем одновременно могут развиваться по две-три почки.

К половому размножению животные приступают осенью с наступлением холодов. Пресноводные гидры являются раздельнополыми, но среди других видов имеются и гермафродиты. Гаметы у всех гидроидных образуются из интерстициальных (промежуточных) клеток эктодермы (у других кишечнополостных - из энтодермы), при этом у самцов они многократно делятся и образуют скопления спермотозоидов, а у самок каждая промежуточная клетка дает начало одной яйцеклетке. Там, где идет гаметогенез, образуются вздутия эктодермы, которые называют гонадами. При этом мужские гонады располагаются в верхней, а женские - в нижней части тела гидры ( 305). Оплодотворение яйцеклеток происходит осенью в теле матери, после чего они покрываются плотной оболочкой и в таком состоянии зимуют, а родительский организм к зиме погибает. Весной из покоящихся оплодотворенных яиц развиваются молодые гидры. Следует отметить, что половое размножение, вероятнее всего, стимулируется понижением температуры окружающей воды, поскольку, если гидру содержать в аквариуме с теплой водой и обильно кормить, она будет всю зиму активной и продолжать размножаться почкованием.

Врагов у гидры немного, и самый опасный из них - это поедающий гидр прудовик. Кроме того, на гидрах паразитируют некоторые грибки.