Гидра строение. Пресноводная гидра: строение, размножение, питание

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.

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.

Микроскопическое строение. Оба клеточных слоя гидры состоят преимущественно из так называемых эпителиально-мускульных клеток. В каждой из таких клеток имеется собственно-эпителиальная часть и сократимый отросток. Эпителиальная часть клетки обращена или кнаружи (в эктодерме) или к гастральной полости (в энтодерме).

Сократительные отростки отходят от основания клетки» прилежащего к опорной пластинке — мезоглее. Внутри сократительного отростка находятся мускульные волокна. Сократительные отростки клеток эктодермы расположены параллельно оси тела и осям щупалец, т. е. вдоль тела гидры, их сокращение и вызывает укорочение тела и щупалец. Сократительные отростки клеток энтодермы располагаются поперек тела в кольцевом направлении, их сокращение вызывает сужение тела гидры. На свободной поверхности клеток энтодермы находятся жгутики, чаще всего 2, а иногда могут появляться и псевдоподии.

Кроме эпителиально-мускульных клеток, в эктодерме и в энтодерме находятся чувствующие, нервные и железистые клетки.

Первые занимают такое же положение, как эпителиально-мускульные клетки, т. е. одним полюсом выходят на поверхность тела или к пищеварительной полости, другим — к опорной пластинке.

Гидра . I — в спокойном состоянии; II — сократившаяся после раздражения

Вторые лежат у основания эпителиально-мускульных клеток, около их сократительных отростков, прилегающих к опорной пластинке. Нервные клетки соединяются отростками в примитивную нервную систему диффузного типа. Особенно многочисленны нервные клетки вокруг рта, на щупальцах и на подошве.

Микроскопическое строение гидры . I — разрез через стенку тела; II —диффузная нервная система (видны соединения отростков нервных клеток между собой); III —отдельная эпителиально-мускульная клетка эктодермы:

1—стрекательные клетки, 2—эпителиально-мускульные клетки эктодермы, 3 — эпителиально-мускульные клетки энтодермы, 4 — железистые клетки энтодермы, 5 — жгутиковидные и псевдоподиальные выросты энтодермальных клеток, 6—интерстициальные клетки, 7—чувствительные клетки эктодермы, 8 — чувствительные клетки эктодермы, 9—нервные клетки эктодермы (нервные клетки энтодермы не показаны), 9 (III)—тело клетки, 10— сократительные отростки с сократительной фибриллой внутри них (11)

Железистые клетки эктодермы располагаются главным образом на подошве и щупальцах; их клейкие выделения на подошве служат для прикрепления гидры к субстрату, а на щупальцах играют роль при перемещении животного (см. ниже). Железистые клетки энтодермы располагаются около рта, их секрет имеет пищеварительное значение.

В эктодерме имеются еще стрекательные клетки, т. е. клетки, содержащие стрекательные капсулы (см. выше), они особенно многочисленны на щупальцах. У гидры имеется четыре типа стрекательных клеток: наиболее крупные грушевидные — пенетранты, мелкие грушевидные — вольвенты, большие цилиндрические — глютинанты, или стрептолины, и малые цилиндрические—стереолины. Действие капсул этих типов различно; некоторые из них своими острыми нитями могут пробивать стенку тела противника или жертвы и вводить в ранку ядовитое вещество и тем парализовать ее, другие же только опутывают жертву нитями.

Наконец, у гидры имеются еще не дифференцированные так называемые интерстициальные клетки, из которых развиваются различные клеточные элементы гидры, в частности половые клетки.

Еще интересные статьи

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.