Если в летнее время зачерпнуть воды из небольшого пруда или озера и рассмотреть каплю под микроскопом, нам откроется удивительный мир разнообразных живых существ, невидимых невооруженным глазом. Чаще всего они представляют собой одну-единственную клетку шаровидной, удлиненной или грушевидной формы. Это — протисты(греч. протистос — самый первый, просто устроенный). Протисты — не однородная группа организмов. Они различаются по величине и форме тела. Одни из них имеют микроскопические размеры, другие достигают десятков метров в длину. Однако общее у них одно — это просто устроенные, преимущественно одноклеточные эукариотические организмы, не имеющие отличительных признаков животных, растений или грибов. Среди протистов есть также колониальные и многоклеточные формы. При этом тело многоклеточных протистов состоит из сходных клеток, не разделено на ткани и органы, и все части тела выполняют одинаковые функции. Протисты живут в пресных и морских водоемах, во влажной почве и на коре деревьев. Многие протисты способны передвигаться с помощью ресничек или жгутиков.По типу питания протисты разделяются на три большие группы: гетеротрофные, автотрофные и автогетеротрофные. Гетеротрофных протистов традиционно называли простейшими и рассматривали вместе с животными. Автотрофные и автогетеротрофные протисты способны к фотосинтезу, и их традиционно называют водорослями, рассматривая эти организмы в курсе ботаники.
Одноклеточные гетеротрофные протисты — простейшие
Одноклеточные гетеротрофные протисты — простейшие — широко распространенная группа организмов, насчитывающая более 50 000 видов. Они в большом разнообразии представлены в морских и пресноводных водоемах, но встречаются, например, и в почве.
Все простейшие характеризуются рядом общих признаков.
1. Состоят лишь из одной клетки.
2. По типу питания — гетеротрофы.
3. Свойственно бесполое размножение путем деления, а также разнообразные формы полового процесса. Ядро делится митозом.
4. Многие способны образовывать цисту (покоящуюся форму для переживания неблагоприятных условий).
5. Поглощение кислорода осуществляется всей поверхностью тела.
6. Реакция на внешнее раздражение осуществляется в форме движений.
7. Выделение продуктов жизнедеятельности осуществляется либо всей поверхностью тела, либо с помощью сократительных вакуолей. Важнейшей функцией сократительных вакуолей является также выведение из организма избытка воды, что необходимо для поддержания нормального осмотического давления в клетке. Познакомимся более подробно с некоторыми представителями простейших.
Среди гетеротрофных протис-тов в условиях Беларуси наиболее часто встречаются амеба обыкновенная и инфузория-туфелька.
Амеба обыкновенная.Амебу обыкновенную можно встретить в небольших мелких прудах и других стоячих водоемах с илистым дном. Она имеет вид маленького
(0,2—0,5 мм) бесцветного цитоплазматического комочка, постоянно меняющего свою форму .
Тело амебы состоит из вязкой густой цитоплазмы и ядра. В цитоплазме размещены различные органеллы — митохондрии, рибосомы, комплекс Голь-джи, эндоплазматический рети-
кулум. Цитоплазма амебы подразделяется на два слоя: наружный — прозрачный, более вязкий (эктоплазма) и внутренний — зернистый, более жидкий (эндоплазма). При этом цитоплазма может переходить из одного состояния в другое, т. е. из вязкого в жидкое и наоборот. Благодаря такому свойству цитоплазма находится в постоянном движении. Если ток цитоплазмы устремляется в одном направлении к поверхности клетки, то в этом месте на теле амебы появляется выпячивание — ложноножка.Вложноножку перетекает цитоплазма, и амеба таким способом передвигается, т.е. медленно перетекает с одного места на другое.
Питание. Впроцессе движения амеба наталкивается на мелкие пищевые частицы (бактерии, другие протисты), охватывает их своими ложноножками и втягивает внутрь цитоплазмы. Вокруг этого пищевого комочка образуется пищеварительная вакуоль,где пища переваривается. Продукты переваривания из вакуоли поступают в
цитоплазму и используются на построение тела амебы и высвобождение энергии.
Поглощение кислорода и выделение углекислого газа осуществляется у амебы всей поверхностью тела.
Выделение избытка воды и продуктов жизнедеятельности из организма амебы происходит через сократительную вакуоль.Она представляет собой пузырек, постепенно заполняющийся водой с растворенными в ней углекислым газом и другими вредными веществами. При сокращениях вакуоли, которые происходят каждые 1 — 5 мин, ее содержимое выводится наружу.
Обмен веществ. Из окружающей среды в организм амебы поступают вода, пища, кислород. В процессе жизнедеятельности амебы пища переваривается. При этом сложные органические вещества (белки, сахара, жиры) расщепляются на более простые вещества (углекислый газ, воду и др.). Выделяющаяся энергия используется клеткой для движения, пищеварения, размножения, а конечные продукты жизнедеятельности удаляются наружу. В результате происходит обмен веществ между амебой и средой обитания.
Размножение. Для амебы характерно бесполое размножение путем деления клетки надвое. Размножение начинается с изменения формы ядра.
Размножение амебы путем деления.
Оно вытягивается, поперечной бороздкой делится на две половинки, которые расходятся к разным полюсам клетки. Затем на теле амебы образуется перетяжка, которая делит материнскую клетку на две дочерние. В каждую из них попадает по одному ядру. Сократительная вакуоль остается при одной из них, а в другой возникает новая. При обильном питании и температуре 20—25 °С амеба делится один раз в сутки.
Образование цисты. Неблагоприятные условия (подсыха-ние водоема, наступление холодов) амеба переносит в состоянии цисты. При этом прекращается движение и питание амебы, резко снижается интенсивность обмена веществ, она становится округлой и формирует плотную защитную оболочку.
Образование цисты чаще всего происходит осенью с наступлением холодов, а весной амеба покидает оболочку цисты. Она выпускает ложноножки и начинает вести активный образ жизни. При высыхании водоемов цисты могут разноситься ветром, что обеспечивает расселение амеб.
Амеба дизентерийная.Среди многих видов амеб следует отметить амебу дизентерийную. Она похожа на амебу обыкновенную, но отличается от нее меньшими размерами и короткими широкими ложноножками. Человек заражается при употреблении немытых фруктов и овощей или сырой воды из открытых водоемов, в которых находятся мелкие цисты амебы. Паразит покидает цисту, внедряется в стенку кишечника, некоторое время питается его содержимым, а затем и тканями. В результате образуются язвы, нарушается всасывание воды, разрушаются стенки кишечника.
Фораминиферы.Египетские пирамиды в древнем мире считались одним из семи чудес света. Эти грандиозные, но изящные
Циста амебы (7) и выход амебы из цисты (2)
каменные сооружения до сих пор вызывают восхищение у всех, кто их видел. Пирамида Хеопса, высотой около 150 м и с основанием в форме квадрата со стороной 233 м, создана из отшлифованных и безупречно подогнанных друг к другу 2 300 000 десятитонных блоков известняка. По сведениям знаменитого историка древности Геродота, в строительстве этой пирамиды, длившемся около 20 лет, участвовало 100 000 человек.
Каким же образом возник этот удивительный строительный материал — известняк? Учеными установлено, что известняк «создан» морскими протистами фораминиферами, которые имели наружный известковый скелет. Именно эти древние вымершие морские протисты в результате длительных (миллионы лет) геологических процессов образовали эту монолитную горную породу. Из таких известняков состоят Пиренеи и Альпы, горы Северной Африки, Кавказа и Средней Азии, включая самую высокую горную вершину мира Эверест (8848 м). Не только египетские пирамиды, но и старинные дворцы и храмы Владимиро-Суздальской Руси и белокаменной Москвы, многочисленные здания Рима, Парижа, Вены и других городов мира построены из фораминиферных известняков.
Хорошо знакомый каждому школьнику мел также на 90—98 % состоит из известковых панцирей других видов протистов — кокколитофорид. В 1 см3 писчего мела содержится несколько десятков миллиардов кокколит. Подсчитано, что одна черта, проведенная вами мелом на классной доске, содержит в себе остатки многих миллионов ископаемых протистов.
Радиолярии.Полудрагоценные камни — яшмы, опалы и халцедоны состоят преимущественно из скелетов радиолярий. Эти протисты выглядят под световым микроскопом как сказочные царские короны, великолепные вазы, ограненные драгоценные камни. Никакие другие живые существа не достигают такого великолепия, как радиолярии.
Инфузория-туфелька. Строение и передвижение инфузории.
Рассмотрев под микроскопом воду, отобранную в мелких стоячих водоемах, где встречаются амебы и многие другие протисты, можно обнаружить быстроплава-ющую инфузорию-туфельку длиной 0,1— 0,3 мм. По форме тела она напоминает изящную дамскую туфельку, отсюда и ее название .
Инфузория имеет постоянную форму тела, так как наружный слой ее цитоплазмы уплотнен и образует эластичную оболочку — пелликулу.
Все тело инфузории покрыто продольными рядами мелких ресничек, количество которых превышает 10 тыс. Волнообразные колебания всех ресничек способствуют передвижению туфельки.
В цитоплазме инфузории имеются два ядра: большое и малое. Роль этих ядер в жизнедеятельности инфузории различна. Большое ядро контролирует процессы питания, выделения и движения, а также бесполое размножение, малое ядро играет важную роль в половом процессе.
На одной из сторон тела туфельки есть небольшое воронкообразное околоротовое углубление, которое ведет в ротовую полость и трубчатую глотку. В
организме туфельки имеются две сократительные вакуоли, располагающиеся в передней и задней частях тела.
Питание. С помощью более длинных околоротовых ресничек пищевые частицы (бактерии, протисты, органические частицы) загоняются в рот, а затем — в глотку; оттуда они попадают в цитоплазму, где образуется пищеварительная вакуоль. Увлекаемая током цитоплазмы, она движется по клетке в течение 1—1,5 ч. Пища переваривается, и растворенные питательные вещества поступают в цитоплазму, где и используются. Непереваренные остатки пищи через специальное образование в клеточной мембране — порошицу — выбрасываются наружу. В благоприятных условиях инфузория-туфелька за сутки может потребить количество пищи, равное массе ее тела.
Дыхание и выделение у инфузории происходит так же, как у амебы. Кислород поглощается всей поверхностью тела и используется для окисления органических веществ. Избыток воды выводится через сократительные вакуоли, которые сокращаются попеременно каждые 20—25 с. Вода и растворенные в ней вредные продукты жизнедеятельности из цитоплазмы сначала поступают в приводящие канальцы, из них — в вакуоли, а из вакуолей при их сокращении выводятся
Питание инфузории-туфельки: 1 — пищеварительная вакуоль; 2 — ротовое отверстие; 3 — порошица (стрелкой показан ток воды с пищевыми частицами).
наружу. За 40—50 мин сократительные вакуоли инфузорий выбрасывают объем жидкости, равный объему их тела.
Размножение. Для инфузорий характерно бесполое размножение. Оно происходит 1—2 раза в сутки путем поперечного деления их тела надвое.
У инфузорий осуществляется и половой процесс, называемый конъюгация.В этом случае две особи временно соединяются, большие ядра в них разрушаются, а малые последовательно делятся дважды. В результате в каждой клетке образуется по четыре ядра. Затем три из них разрушаются, а четвертое вновь делится, после чего в каждой инфузории образуется одно стационарное и одно мигрирующее ядро. Далее между особями происходит обмен мигрирующими ядрами с последующим слиянием стационарного и мигрирующего ядер. После этого особи расходятся. Вскоре в каждой из них ядро делится на большое и малое. Размножением этот процесс назвать нельзя, так как он не приводит к увеличению числа особей. Сущность его заключается в обмене двух инфузорий частями ядер. Это приводит к обмену наследственным материалом и повышает приспособленность инфузорий к условиям окружающей среды. Кроме того, при конъюгации обновляется большое ядро, что активизирует процессы жизне- деятельности организма.
Некоторые гетеротрофные протисты являются паразитами. Вы уже познакомились с дизентерийной амебой. Малярийный плазмодийявляется возбудителем малярии — тяжелого заболевания человека. Вместе со слюной малярийного комара паразит попадает в кровь, где разрушает кровяные тельца. Это вызывает у человека приступ лихорадки с повышением температуры до 40 ° Си выше, головную боль, озноб. Малярия — болезнь, характерная для теплых стран, где есть условия для развития малярийного комара (влажный, теплый климат, наличие водоемов и др.). В последние десятилетия в Беларуси заболеваний малярией практически не наблюдается.
Типичными представителями гетеротрофных протистов являются амеба обыкновенная и инфузория-туфелька. Это одноклеточные организмы, для которых свойственно питание готовыми органическими веществами, дыхание, выделение, размножение. Некоторые гетеротрофные протисты являются паразитами.