Одним из наиболее типичных широко известных представителей ресничных является инфузория-туфелька. Обитает она, как правило, в воде стоячего направления, а также в водоемах пресного типа, где течение отличается исключением напористости. Среда ее обитания в обязательном порядке должна содержать разлагающуюся органику. Целесообразным будет подробно рассмотреть все аспекты жизнедеятельности этого представителя фауны.

Представители ресничных

Следует отметить, что Инфузории - тип , навазние которого происходит от слова «настойка» (в переводе с латинского языка). Это можно объяснить тем, что первые представители простейших были обнаружены именно в настойках травяного состава. Со временем развитие данного типа начало стремительно набирать обороты. Таким образом, уже сегодня в биологии известно порядка 6-7 тысяч видов, которые включает в себя тип Инфузории . Если полагаться на данные 1980-х годов, то можно утверждать, что рассматриваемый тип содержит в своей структуре два класса: Ресничных инфузорий (имеет три надотряда) и Сосущих инфузорий. В связи с этой информацией, можно сделать вывод о том, что многообразие живых организмов весьма широко, что вызывает неподдельный интерес.

Тип Инфузории: представители

Яркими представителями данного типа выступают инфузория-балантидий и инфузория-туфелька. Отличительными особенностями этих животных являются покрытие пелликулы ресничками, которые используются для передвижения, защита инфузории посредством специально предназначенных для этого органов, трихоцистов (располагаются в эктоплазме оболочки), а также наличие в клетке двух ядер (вегетативного и генеративного). Кроме того, ротовое углубление на теле инфузории формирует ротовую воронку, которая имеет свойство переходить в клеточный рот, ведущий в глотку. Именно там и создаются вакуоли пищеварения, которые служат непосредственно для переваривания пищи. А вот непереваренные компоненты удаляются из организма через порошицу. Характеристика типа Инфузории весьма многогранна, однако основные моменты рассмотрены выше. Единственное, следует дополнить, что две инфузории располагаются в противоположных частях тела. Именно посредством их функционирования выводится из организма избыток воды или же продукты обмена веществ.

Инфузория-туфелька

Для того чтобы качественно рассмотреть строение и образ жизнедеятельности столь интересных организмов одноклеточной структуры, целесообразным будет обратиться к соответствующему примеру. Для этого необходимы инфузории-туфельки, широко распространенные в водоемах пресной природы. Их запросто можно развести в обычных емкостях (к примеру, в аквариумах), залив луговое сено самой простой пресной водой, ведь в настойках такого типа развивается, как правило, великое множество видов простейших, в том числе и инфузории-туфельки. Так, посредством микроскопа можно на практике изучить все сведения, которые предоставлены в статье.

Характеристика инфузории-туфельки

Как отмечалось выше, Инфузории - тип, включающий в себя множество элементов, наиболее интересным из которых является инфузория-туфелька. Это длина которого полмиллиметра, наделенное веретеновидной формой. Следует отметить, что визуально данный организм напоминает туфлю, откуда, соответственно, и столь интригующее название. Инфузория-туфелька беспрерывно пребывает в состоянии движения, а плавает она тупым концом вперед. Интересно то, что скорость ее передвижения нередко достигает 2,5 мм в секунду, что очень даже неплохо для представителя данного типа. На поверхности тела инфузории-туфельки можно наблюдать реснички, служащие двигательными органоидами. Как и все инфузории, рассматриваемый организм насчитывает в своей структуре два ядра: большое несет ответственность за питательные, дыхательные, двигательные и обменные процессы, а малое принимает участие в половом аспекте.

Организм инфузории-туфельки

Устройство организма инфузории-туфельки весьма сложное. Наружным покрытием данного представителя является тонкая эластичная оболочка. Она способна в течение всей жизни сохранять правильную форму тела организма. Верными помощниками в этом служат безупречно развитые опорные волоконца, находящиеся в слое цитоплазмы, который плотно прилегает к оболочке. Поверхность тела инфузории-туфельки наделена огромным количеством (порядка 15000) ресничек, колеблющихся вне зависимости от внешних обстоятельств. У основания каждой из них располагается базальное тельце. Реснички совершают движения приблизительно 30 раз в секунду, чем толкают тело вперед. Важно отметить, что волнообразные движения данных инструментов весьма согласованны, что позволяет инфузории в процессе передвижения медленно и красиво вращаться вокруг продольной оси своего тела.

Инфузории - тип, определенно вызывающий интерес

Для абсолютного понимания всех особенностей инфузории-туфельки целесообразно рассмотреть основные процессы ее жизнедеятельности. Так, сводится к употреблению бактерий и водорослей. Тело организма наделено углублением, именуемым клеточным ртом и переходящим в глотку, на дне которой пища попадает непосредственно в вакуоль. Там она переваривается примерно час, совершая в процессе переход от кислой среды к щелочной. Вакуоли двигаются в теле инфузории посредством тока цитоплазмы, а непереваренные остатки выходят наружу в задней части тела через порошицу.

Дыхание инфузории-туфельки осуществляется посредством поступления кислорода в цитоплазму через покровы тела. А выделительные процессы происходят через две сократительные вакуоли. Что касается раздражимости организмов, то инфузории-туфельки имеют свойство собираться в бактериальные комплексы в ответ на действие выделяемых бактериями веществ. А уплывают от такого раздражителя они подобно поваренной соли.

Размножение

Инфузория-туфелька может размножаться одним из двух способов. Большее распространение получило бесполое размножение, в соответствии с которым ядра делятся на две части. В результате данной операции в каждой инфузории оказывается по 2 ядра (большое и малое). Половое размножение уместно, когда наблюдаются некоторые недочеты в питании или же изменение температурного режима тела животного. Необходимо отметить, что после этого инфузория может превратиться в цисту. Но при половом типе размножения увеличение числа особей исключается. Так, две инфузории соединяются друг с другом на некоторый период времени, в результате чего происходит растворение оболочки и образование соединительного мостика между животными. Важно то, что большое ядро каждого из них бесследно исчезает, а малое проходит процесс деления дважды. Таким образом, в каждой инфузории формируется 4 дочерних ядра, после чего три из них разрушаются, а четвертое опять делится. Данный половой процесс получил название конъюгации. А продолжительность его может достигать 12 часов.

Или Ресничные (Ciliophora) - наиболее высокоорганизованные . Органоидами и захвата пищи служат реснички, покрывающие всю или часть тела простейшего. Для инфузорий характерен ядерный дуализм. Форма и размеры крайне разнообразны. Размеры тела колеблются от 30 мкм до 10 мм. Наружный слой эктоплазмы образует пелликулу, которая может быть скульптурирована. В цитоплазме развиты опорные фибриллы и микротрубочки, способствующие поддержанию формы тела. В поверхностном слое цитоплазмы располагаются трихоцисты, мукоцисты, токсицисты - органеллы нападения и защиты.

У примитивных инфузорий все реснички, покрывающие тело животного, одинаковы. У более высокоорганизованных инфузорий наблюдается специализация ресничного аппарата: слипание ресничек и образование мембран (реснички слипаются в один ряд), мембранелл (реснички слипаются в несколько рядов) и цирр (реснички слипаются пучками). Мембраны и мембранеллы образуют цилиатуру (ресничный аппарат) ротового отверстия, а цирры служат для передвижения по субстрату.

На дне глотки формируются пищеварительные вакуоли. С помощью токов цитоплазмы вакуоли совершают сложное движение в теле животного (циклоз). Непереваренные остатки пищи выбрасываются через отверстие в пелликуле - порошицу. Строение сократительных вакуолей усложняется: обычно вакуоль состоит из центрального резервуара и нескольких приводящих канальцев. С внешней средой резервуар связан выводящим канальцем, открывающимся в определенном месте тела.

Ядерный аппарат образован как минимум двумя ядрами. Макронуклеус, или вегетативное ядро, имеет полиплоидный набор хромосом. Микронуклеус, или генеративное ядро, имеет диплоидный набор хромосом. Макронуклеус ответствен за синтез белка в клетке, микронуклеус принимает участие в половом процессе. Бесполое размножение происходит путем поперечного деления клетки. При этом многие клеточные органеллы реорганизуются: так, у дочерних особей заново возникают ротовые аппараты.

Половой процесс протекает по типу конъюгации. Две инфузории временно объединяются и обмениваются частями своего ядерного аппарата (результат последовательных делений микронуклеуса). Затем инфузории расходятся, и в теле каждой особи начинается реорганизация ядра, в результате чего образуются новые макронуклеус и микронуклеус. У инфузорий реорганизация ядерного аппарата может происходить в результате автогамии.

Свободноживущие инфузории обитают в , как пресной, так и соленой. Большую группу составляют почвенные инфузории, которые живут в почве за счет капиллярной влаги. Есть виды свободноплавающие, а есть прикрепленные. Питаются бактериями, одноклеточными водорослями или мелкими простейшими. Узкоспециалированная группа инфузорий своеобразного строения - симбионты рубца жвачных. Эктопаразитические инфузории - триходина и ихтиофтириус - обитают на коже рыб, причиняя тем самым значительный вред, особенно молоди. В толстом кишечнике человека и свиньи паразитирует инфузория балантидиум, вызывающая тяжелую форму колита. Особую группу образуют хищные, сосущие инфузории (Suctoria). Это сидячие организмы, во взрослом состоянии не имеющие ресничек, рта и глотки. Инфузории снабжены разнообразного вида щупальцами, с помощью которых они питаются, высасывая содержимое других инфузорий. Бесполое размножение - почкование, в результате образуется покрытая ресничками бродяжка.

В отличие от саркодовых наружный слой цитоплазмы инфузорий уплотнен, образуя пелликулу, которая придает животному определенные очертания, характерные для каждого вида инфузорий. Так, например, форма тела парамеций напоминает туфельку, у стентора она похожа на трубу, а у сувойки - на колокольчик со стебельком. Инфузории бурсария, колене, дидиниум имеют мешкообразную или бочкообразную форму, спиростомум - червеобразную, фронтония - бобовидную, уплощенную. Стилонихия и похожая на нее эуплотес также имеют уплощенное тело. Это многообразие форм связано с образом жизни и условиями обитания каждого вида инфузорий и является результатом дивергенции в процессе естественного отбора.

Наличие плотной оболочки положило известный предел неограниченному изменению формы тела у инфузорий, которое свойственно саркодовым. Однако инфузории сохранили способность в ответ на внешние раздражения изгибаться, вытягиваться и сжиматься, меняя очертания тела. Вместе с тем исчезла возможность образования ложноножек, захвата пищи и выделения избытка и вредных продуктов обмена веществ в любом месте тела. Все эти затруднения были преодолены в процессе эволюции путем развития у инфузорий различных органелл. Так, например, у них образовались органоиды движения (реснички), захвата пищи (ротовое отверстие и глоточный канал), выделения (фиксированные пульсирующие вакуоли), защиты (трихоцисты), а также усложнился ядерный аппарат (наличие большого и малого ядер) и произошла внутренняя дифференциация цитоплазмы (появились сократительные волоконца - мионемы - и некоторые другие тонкие структуры).

Из различных преобразований, происшедших в организме инфузорий, наибольшее значение в повышении их жизнедеятельности имели, во-первых, удвоение ядерного аппарата с разделением функций между большим и малым ядрами, а во-вторых, развитие ресничного покрова. На базе этих двух основных ароморфозов у инфузорий происходил процесс приспособления к различным условиям существования, который привел к многообразию форм типа идиоадаптаций.

Виды инфузорий

В настоящее время известно около 6000 видов инфузорий, широко распространенных в различных средах обитания. Так, например, они живут в морской и пресной воде, в почве, во мхах, на коре деревьев и на поверхности скал, на наружных покровах животных (губок, мшанок, червей, насекомых, ракообразных, амфибий, рыб и др.), внутри желудка жвачных и копытных, в кишечнике лягушки, ежа, слона, обезьяны, человека и т. д. В последние годы выяснилась большая роль раковинных инфузорий морских колокольчиков, которые живут в поверхностном слое воды (толщиной до 5 см) и входят в состав пищи молоди рыб, личинок червей, моллюсков, усоногих и веслоногих рачков и других обитателей нейстона.

Внешняя среда оказывает разнообразное влияние на организм инфузорий, которые отвечают на воздействие различных факторов соответствующими движениями (таксисами). Инфузории, подобно амебам, реагируют на свет, температуру, химические, электрические, тактильные и другие воздействия. Однако реакция инфузорий на внешние факторы среды зависит как от изменяющегося состояния организма, так и от предшествующих условий существования. Иначе говоря, таксисы не исключают индивидуального поведения, в котором может отражаться прошлый опыт данной особи. Об этом свидетельствуют многие эксперименты, проведенные над различными инфузориями.

Интересно отметить, что среди инфузорий есть один вид, особи которого содержат в своем организме хлорофилл. Это - сувойка зеленая.

Защитные реакции у инфузорий могут носить разнообразный характер: уплывание, сжатие, выделение отпугивающих или вредных для врага веществ. Известно, что у некоторых инфузорий под пелликулой, перпендикулярно к поверхности тела, располагаются небольшие палочковидные тельца - трихоцисты. При сильном раздражении они выстреливаются из тела, превращаясь в длинные упругие нити.

У хищных инфузорий трихоцисты служат для умерщвления добычи, а у мирных - для защиты от нападения. Утеря трихоцист после их выстреливания восполняется образованием новых палочек, которые формируются в цитоплазме близ макронуклеуса, а затем перемещаются на периферию, размещаясь между ресничками.

К защитным средствам надо отнести инцистирование, так как Образование цист, как и у амеб, позволяет длительное время спасаться от воздействия неблагоприятных условий жизни. Инфузории в цистах сохраняют жизнеспособность до 7 лет. При пересыхании водоемов цисты переносятся птицами, водными насекомыми и ветром в другие места, где заселяют новые водоемы. Этим объясняется, что инфузории являются космополитами.

Нормальное существование инфузорий обеспечивается функциями ядерного аппарата, включающего в себя большое ядро (макронуклеус) и малое (микронуклеус). Форма макронуклеуса и число микронуклеусов у разных видов инфузорий бывают различными. Макронуклеус необходим для вегетативной жизни инфузорий. Без него они лишаются способности переваривать и усваивать пищу, восстанавливать утраченные части тела (регенерировать), нормально осуществлять обмен веществ. Микронуклеус играет большую роль в процессе размножения.

У всех инфузорий, независимо от их строения, деление происходит поперек тела и сочетается с регенерацией утраченных частей. Длительное бесполое размножение в конце концов приводит инфузорий к одряхлению в результате старения макронуклеуса. Прямым следствием этого является снижение уровня всех функций организма, прежде всего обмена веществ. Конъюгация как бы омолаживает организм инфузорий, приводя к замене старого макронуклеуса новым и, следовательно, к восстановлению нормальной жизнедеятельности.

Большое значение для инфузорий имеет их ресничный аппарат, который видоизменялся в процессе эволюции путем приспособления к различным условиям жизни и способствовал их выживанию в борьбе за существование. В современных названиях отрядов, на которые разделяется класс инфузорий, отражены особенности их ресничного аппарата. Так, например, по этому признаку выделены отряды равноресничных, разноресничных, брюхоресничных, кругоресничных.

Инфузория туфелька

Туфелька хвостатая (кавдатум). Туфельки составляют особый род парамеций в отряде равноресничных инфузорий. Этот род объединяет несколько видов, населяющих пресные водоемы. По своей величине они вполне доступны для наблюдения в лупу и микроскоп. Многие виды туфелек обитают в загрязненной воде, где они питаются в основном бактериями и продуктами гниения органических остатков. Для получения искусственных культур туфелек можно использовать сенной настой, молочный раствор или настой салата (по рецептам практических руководств).

Самый распространенный вид рода парамеций - хвостатая туфелька кавдатум - достигает в длину 0,1-0,3 см. Свое название она получила в связи с тем, что у нее задняя часть тела немного сужена и заканчивается пучком более длинных ресничек (хвостом). Хотя в школьном учебнике приведены основные сведения о строении и жизнедеятельности туфельки, но их можно дополнить для внеклассной работы некоторыми другими данными.

Наблюдая за движениями туфельки в капле воды под микроскопом, следует обратить внимание учащихся на большую маневренность инфузорий и способность к некоторым изгибаниям тела. При этом у туфелек, находящихся в свободной части поля зрения, легко обнаружить энергичное биение многочисленных ресничек, покрывающих все их тело, подметить асимметричное строение этих инфузорий и спиральное вращение их вдоль своей продольной оси. Попутно можно сообщить учащимся, что у каждой туфельки насчитывается до 10-15 тыс. одинаковых ресничек (отсюда название отряда равноресничные). Реснички совершают взмахи до 10 раз в секунду. Однако эти взмахи происходят не одновременно, а последовательно - сперединазад, создавая вдоль тела волны, которые, суммируясь, образуют ток воды и сообщают поступательное движение. Если измерить движение по прямой, то скорость окажется равной 2-2,5 мм/с. Это означает, что туфелька за секунду проплывает расстояние в 10-15 раз большее, чем длина ее тела. Необходимо добавить, что вся двигательная система туфельки работает исключительно экономно. Как показали вычисления, на движение она расходует только 0,1% полезной энергии, получаемой при дыхании.

Туфелька передвигается передним концом вперед. Встретив препятствие, она отступает назад, совершая согласованные взмахи ресничек в обратном направлении. Вследствие асимметрии тела и винтообразного движения туфелька оказывается в этот момент под иным углом к препятствию. Возобновление движения вперед приводит к столкновению уже в другом пункте инородного тела. Затем следуют повторные отступления от него каждый раз под другим углом. В результате через некоторое время туфелька отклоняется настолько в сторону от препятствия, что обходит его. Все это может быть подмечено самими учащимися при наблюдении под микроскопом и послужить отправным моментом для проведения беседы по поводу реакций туфельки на изменения во внешней среде.

Следует отметить, что, несмотря на отсутствие у туфельки нейрофибрилл и других подобных органелл, ее цитоплазма обладает способностью воспринимать изменения окружающей среды и проводить возбуждение в различные участки тела. Причем организм отвечает на внешние раздражения как целое, совершая целесообразные движения.

Наиболее чувствительным к прикосновению является передний конец туфельки, в особенности жгутики и реснички околоротового углубления. В этой области находится зона восприятия химических и термических (тепловых) раздражений. Встреча с пищей (бактериями) вызывает у туфельки положительную реакцию, а с несъедобными предметами - отрицательную. Эти реакции относятся к числу хемотаксисов.

В школьном учебнике описан опыт с применением поваренной и настоя с бактериями в эксперименте с парамециями. Этот опыт показывает, что у туфельки существует отрицательный хемотаксис на определенную концентрацию хлорида натрия и положительный - на присутствие бактерий, которые составляют ее естественную пищу. Дополнительно можно сообщить учащимся (или провести опыт), что туфелька, помещенная в каплю с 4-процентным раствором формалина или 3-процентным раствором уксусной кислоты, выстреливает трихоцисты, т. е. проявляется защитная реакция в ответ на резкое химическое раздражение.

Интересный результат получается, если ввести в каплю воды с парамециями смесь кармина с серой. Увлеченные током, создаваемым ресничками перистома, все эти частички сначала поступают в околоротовое углубление, но затем они активно сортируются туфелькой. В конечном итоге сера удаляется из перистома, а кармин остается в нем.

Наблюдения показывают, что пульсирующие вакуоли у туфельки функционируют с различной скоростью, в зависимости от количества растворенных в воде солей. Например, при солености, равной 7,5%, туфелька опорожняет пульсирующие вакуоли примерно через каждые 25 с, а при понижении солености до 5% пульсация ускоряется (происходит через каждые 9,3 с). Это явление объясняется тем, что в цитоплазме туфельки содержится больше солей, чем в пресной воде, где она обитает. Поэтому у нее осмотическое давление оказывается более высоким. Необходимое уравнивание давлений достигается постоянным поглощением воды цитоплазмой парамеции. При этом избыток воды периодически удаляется через пульсирующие вакуоли. Ясно, что с увеличением разницы давлений между цитоплазмой и водой процесс поглощения воды извне будет повышаться, а темп опорожнения вакуолей соответственно ускоряться. Обратное явление происходит у инфузорий, обитающих в морской воде, т. е. более богатой солями, чем пресная. Быстрота пульсаций у них резко снижается, а у некоторых видов из двух вакуолей остается только одна или даже исчезают обе. По подсчетам ученых, туфелька при оптимальной для нее (+27°С) выделяет за 46 мин. количество воды, равное объему ее тела.

Чтобы показать, как туфельки реагируют на изменение температуры, туфельки содержались в горизонтальной трубке, на одном конце которой вода нагревалась до температуры +30°С, а на другом - охлаждалась до +10° С. Инфузории собирались там, где температура была оптимальной (24-28°С). Отсутствие светочувствительных у туфельки делает ее индифферентной к этому раздражителю. Поэтому световые сигналы не пригодны для выяснения вопроса о способности парамеций к образованию временных связей.

Представляют интерес некоторые опыты по обучению инфузорий. Так, например, Смит тренировал парамецию на поворотах при передвижении в капиллярной трубке, где туфелька должна была, дойдя до конца, возвращаться обратно. Вначале это ей удавалось с большим трудом и сопровождалось неуклюжими движениями и изменением формы тела при изгибании в узком пространстве. Но затем, после многократных упражнений в течение 20 ч, туфелька научилась поворачиваться более ловко, затрачивая на эту процедуру вместо «первоначальных 4-5 мин всего 1-2 с. Следовательно, туфелька оказалась способной к усовершенствованию своих движений в необычно измененной обстановке, проявив индивидуальное отклонение от типового поведения при разрешении поставленной перед ней жизненной задачи.

В опытах Брамштедта было показано, что туфелька может приспособиться также к движению по кругу (в цилиндрическом сосуде) или двигаться по грани треугольного сосуда. Эти движения, приобретенные тренировкой, туфелька сохраняла и в случае перевода ее в более просторные сосуды другой формы. Так, например, после обучения движению по кругу туфелька в трехгранном сосуде продолжала совершать круговые движения, сталкиваясь с его стенками не в углах (как это делали необученные туфельки), а в их средней части, как бы в точках касания с ними вписанной окружности. Те же туфельки, которые усвоили движение в трехгранном сосуде, после перемещения их в более просторный четырехгранный, сохранили приобретенный характер перемещения, двигаясь приблизительно по тем направлениям, которые соответствовали контурам треугольника (как если бы он был вписан в четырехугольник) . Следовательно, туфелька «запоминала» не только форму, но и величину сосудов.

В опытах с применением электрического раздражителя выяснилось, что у туфельки существует положительный гальванотаксис к катоду. Если на пути движения парамеция в определенном месте получает удар электрического тока, она уходит от этого пункта, а в дальнейшем начинает поворачивать назад, как бы запомнив, где ее ждет травма.

Таким образом в этих экспериментах легко усмотреть возможность образования у инфузорий следовых реакций, аналогичных памяти более высокоорганизованных животных. Однако необходимо предостеречь учащихся от механического перенесения на одноклеточных существ выработку условных рефлексов в обычном их понимании.

Большое значение в борьбе за существование имеет уход конкурентных видов туфелек в разные ниши одной и той же среды обитания. Интересен в этом отношении опыт Гаузе над двумя близкими видами парамеций. Если поместить в маленькую стеклянную баночку смешанную популяцию хвостатой туфельки (кавдатум) и туфельки-ушко (аврелии), предоставив им в качестве пищи один и тот же вид дрожжей, то через некоторое время можно увидеть, что хвостатая туфелька сосредоточится ближе к поверхности, тогда как туфелька-ушко будет держаться ближе ко дну: Это размежевание оказывается возможным благодаря тому, что один из конкурентов (ушко) менее прихотлив, чем другой (хвостатая), и может, выдерживать более высокую концентрацию продуктов жизнедеятельности возле дна, куда он и уходит.

(CILIOPHORA, или INFUSORIA)

Тип включает более 7 тыс. видов. Представители характеризу­ются органеллами движения - ресничками (хотя бы на некото­рых стадиях развития), расположенными на поверхности клетки в определенном порядке, а также своеобразным ядерным аппара­том, состоящим из двух ядер - мелкого генеративного микро­нуклеуса и крупного вегетативного макронуклеуса (рис. 10). Бес­полое размножение происходит путем поперечного деления и половое - конъюгацией.

Рис. 10. Инфузория туфелька (Paramecium caudatum):

1 - реснички; 2 - пищеварительные ва­куоли; 3 - большое ядро (макронукле­ус); 4 - малое ядро (микронуклеус); 5 -ротовое отверстие и глотка; 6 - непереваренные остатки пищи; 7 - трихоцисты; 8 - сократительная вакуоль

Это наиболее сложно диф­ференцированные однокле­точные с постоянными цито-плазматическими структурами. Стенки клетки инфузорий име­ют «альвеолярное строение» с четырьмя мембранами и по­лостями - «альвеолами» - по­середине. Кроме того, стенка содержит трихоцисты. Это за­щитные приспособления в виде палочек, расположенных под пелликулой. При раздражении животного трихоцисты выстре­ливаются наружу.

Половой процесс сопровож­дается перестройкой ядерного аппарата. При конъюгации в клетках партнеров происходит распад макронуклеуса и редук­ционное деление микронукле­уса. Получаются четыре ядра, три из них отмирают. Оставше­еся ядро делится на два пронуклеуса - мужской и женский. Между особями происходит обмен: одно ядро переходит в соседнюю клетку, другое - приходит из нее. Эти гаплоидные ядра сливаются, образуя диплоидное ядро - синкарион. Затем партнеры расходятся, а синкарионы в каждом из них путем деления создают новый ядерный аппарат. По­ловой процесс с такой же перестройкой ядер­ного аппарата может идти и без партнера. Слияние пронуклеусов в данном случае явля­ется самооплодотворе­нием и носит название автогамии.

Рис. 11. Жизненный цикл Ichthyophthirius multifiliis:

В настоящее время предложено несколько вариантов класси­фикации инфузорий. Согласно традиционной системе тип делит­ся на два класса: ресничные инфузории и сосущие. Представители первого из них обладают ресничками в течение всей жизни, у них есть строго локализованное место приема пищи - клеточный рот. Сосущие инфузории - это сидячие формы, во взрослом состоя­нии не имеют рта, но зато снабжены щупальцами, служащими для ловли добычи и приема пищи. Подобно ресничным, у них два ядра (микро- и макронуклеус), и половой процесс идет по типу конъюгации. Ресничками обеспечены только стадии бесполого размножения - «бродяжки», которые отпочковываются от роди­тельской особи и уплывают. Через некоторое время «бродяжки» садятся на субстрат, теряют реснички и образуют сосательные щупальца. Доказано, что сосущие инфузории происходят от рес­ничных.

В заключении раздела, посвященного простейшим, приводим характеристику важнейших заболеваний, вызываемых одноклеточ­ными животными в России (табл. 8).

Тип Инфузории, или Ресничные, - наиболее сложноорганизованные простейшие. На поверхности тела у них имеются органоиды движения - реснички. В клетке инфузории два ядра: большое ядро отвечает за питание, дыхание, движение, обмен веществ; малое ядро участвует в половом процессе.

Особенности строения и жизнедеятельности инфузорий рассмотрены на примере инфузории-туфельки.

Среда обитания, строение и передвижение. В тех же водоемах, где живут амеба протей и эвглена зеленая, встречается и инфузория-туфелька (рис. 30). Это одноклеточное животное длиной 0,5 мм имеет веретеновидную форму тела, отдаленно напоминающую туфлю. Инфузории-туфельки все время находится, к движении, плавая тупым концом вперед. Скорость передвижения этого животного достигает 2,5 мм в секунду.

Рис. 30. Строение инфузории-туфельки: 1 - реснички; 2 - сократительная вакуоль; 3 - цитоплазма; 4 - большое ядро; 5 - малое ядро; б - клеточная мембрана; 7 - клеточный рот; 8 - клеточная глотка; 9 - пищеварительная вакуоль; 10 - порошица

Организм инфузории устроен сложнее, чем у амебы и эвглены. Тонкая эластичная оболочка, покрывающая инфузорию снаружи, сохраняет постоянную форму ее тела. Этому же способствуют хороню развитое опорные волоконца, которые находятся в прилегающем к оболочке слое цитоплазмы. Па поверхности тела инфузории расположено около 15 тыс. колеблющихся ресничек. У основания каждой реснички лежит базальное тельце. Движение каждой реснички состоит из резкого взмаха в одном направлении и более медленного, плавного возвращения к исходному положению. Реснички колеблются примерно 30 раз в секунду и словно весла толкают инфузорию вперед, волнообразное движение ресничек при этом согласованно. Когда инфузория-туфелька плывет, она медленно вращается вокруг продольной оси тела.

Под эластичной оболочкой по всему телу разбросаны особые образования - трихоцисты (от греч. трихос - «волос» и кистис - «пузырь»). Это короткие «палочки», расположенные в один слой перпендикулярно поверхности тела. В случае опасности трихоцисты с силой выбрасываются наружу, превращаясь в тонкие длинные упругие нити, которые поражают хищника, нападающего на туфельку. На месте использованных трихоцист со временем возникают новые.

Питание. На теле инфузории имеется углубление - клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Около рта располагаются более толстые и длинные реснички. Они загоняют в глотку вместе с потоком воды бактерий - основную пищу туфельки. На дне глотки пища попадает в пищеварительную вакуоль. Пищеварительные вакуоли перемещаются в теле инфузории током цитоплазмы. В вакуоли пища переваривается, переваренные продукты поступают в цитоплазму и используются для жизнедеятельности. Оставшиеся в пищеварительной вакуоли непереваренные остатки выбрасываются наружу в заднем конце тела через особую структуру - порошицу.

Инфузория-туфелька находит свою добычу, чувствуя наличие химических веществ, которые выделяют скопления бактерий.

Выделение. В организме инфузории-туфельки находятся две сократительные вакуоли, которые располагаются у переднего и заднего концов тела. Каждая вакуоль состоит из центрального резервуара и 5-7 направленных к этим резервуарам каналов. Сначала заполняются жидкостью каналы, потом она попадает в центральный резервуар, а затем жидкость изгоняется наружу. Весь цикл сокращения этих вакуолей проходит один раз за 10-20 секунд. Сократительные вакуоли выводят наружу вредные вещества, которые образуются в организме, и излишек воды.

Дыхание. Как и у других свободноживущих одноклеточных животных, у инфузорий дыхание происходит через покровы тела.

Размножение. Половой процесс. Инфузории-туфельки обычно размножаются бесполым путем - делением надвое (рис. 31, А). Однако, в отличие от жгутиковых, инфузории делятся поперек тела. Ядра делятся на две части, и в каждой новой инфузории оказывается по одному большому и по одному малому ядру. Каждая из двух дочерних инфузорий получает часть органоидов (например, сократительные вакуоли), а другие образуются заново. Инфузории-туфельки делятся один-два раза в сутки.

Рис. 31. Бесполое размножение (А) и половой процесс (Б) у инфузории-туфельки

При половом процессе увеличения числа особей не происходит. Две инфузории временно соединяются друг с другом (рис. 31, Б). На месте соприкосновения оболочка растворяется, и между животными образуется соединительный мостик из цитоплазмы. Большое ядро каждой инфузории исчезает. Малое ядро дважды делится, и в каждой инфузории образуются четыре дочерних ядра. Три из них разрушаются, а четвертое снова делится. В результате в каждой инфузории остается по два ядра. Одно из этих ядер каждой из двух особей по цитоплазматическому мостику переходит в другую инфузорию (то есть происходит обмен ядрами) и там сливается с оставшимся ядром. Затем в каждой инфузории из этого вновь образовавшегося ядра формируются большое и малое ядра, и инфузории расходятся. Такой половой процесс называется конъюгацией. Он длится около 12 часов.

Половой процесс ведет к обновлению, обмену между особями и перераспределению наследственного (генетического) материала, что увеличивает жизнестойкость организмов.

Рис. 32. Многообразие инфузорий: 1 - бурсария; 2 - стентор; 3 - стилонихия; 4 - сувойка

У бурсарии одно большое и длинное колбасовидное ядро, малых ядер - около 30. Большинство инфузорий активно плавает, однако некоторые из них, например стилонихия, передвигаются по дну водоема, по водным растениям, как бы шагая на особых удлиненных ресничках, расположенных на брюшной стороне тела. Другие инфузории, например сувойки, прикрепляются ко дну или к растениям длинными стебельками, которые могут сокращаться благодаря особым сократительным волоконцам. Многие сувойки образуют колонии. Питаются эти инфузории преимущественно бактериями. Сосущие инфузории также ведут сидячий, неподвижный образ жизни. У них отсутствуют реснички. Они снабжены сосательными щупальцами в виде тонких сократимых трубочек, которые служат для ловли добычи (главным образом других простейших) и высасывания из нее содержимого. Прикоснувшиеся к щупальцам простейшие, например жгутиконосцы, мгновенно к ним прилипают. А затем содержимое жертвы всасывается, как бы перекачивается по щупальцу внутрь сосущей инфузории.

Рис. 33. Простейшие из желудка копытных животных

Некоторые инфузории обитают в кишечнике крупных травоядных копытных животных (рис. 33). У коров, овец, коз, антилоп, оленей инфузории в огромных количествах населяют передние отделы желудка. Эти инфузории питаются бактериями, зернами крахмала, грибками, частичками растительных тканей. Более крупные инфузории пожирают более мелких. В других отделах желудка травоядных животных инфузории перевариваются. Таким образом, эти инфузории приносят пользу тем животным, в чьих желудках они обитают. Заражение инфузориями происходит в момент группового кормления или водопоя.

Лабораторная работа № 1

1. Тема. Строение и передвижение инфузории-туфельки. Цель. Изучить особенности строения и передвижения инфузории-туфельки.
2. Оборудование: микроскоп, штативная лупа, предметное и покровное стекла, пипетка, вата, культура инфузории-туфельки в пробирке.

Ход работы

1. Установите, видны ли невооруженным глазом инфузории-туфельки в пробирке.
2. На предметное стекло нанесите из пробирки каплю воды с инфузориями-туфельками. Рассмотрите с помощью лупы форму тела, внешнее строение, отличие передней части тела от задней, способ передвижения. Сосчитайте число инфузорий в капле воды.
3. Поместите две капли воды с инфузориями на предметное стекло, соедините их водяным «мостиком». На край одной капли положите кристаллик соли. Объясните происходящие явления.
4. В каплю воды с инфузориями положите два-три волоконца ваты (для замедления движения инфузорий). Осторожно накройте покровным стеклом.
5. Поместите препарат под микроскоп. Рассмотрите вначале при малом, а затем при большом увеличении микроскопа то, что происходит внутри тела инфузории.
6. Зарисуйте внешнее и внутреннее строение инфузории-туфельки, пользуясь большим увеличением микроскопа. Сделайте необходимое обозначение.
7. На основе наблюдений перечислите признаки, характерные для инфузорий как представителей простейших.

Инфузории - сложно организованные простейшие. Имеют в клетке два ядра: большое и малое. Размножаются бесполым и половым путем. Половое размножение способствует обновлению, обмену между особями и перераспределению наследственного (генетического) материала, что увеличивает жизнестойкость инфузорий.

Упражнения по пройденному материалу

1. Почему инфузория-туфелька так названа?
2. Какие признаки доказывают более сложную организацию инфузории-туфельки по сравнению с амебой протеем и эвгленой зеленой?
3. Как проявляется более сложное, чем у других простейших, строение инфузории-туфельки в процессах питания и выделения?
4. В чем особенности процесса размножения инфузории-туфельки?
5. Почему важное биологическое значение имеет половой процесс в жизни инфузории-туфельки?