Живой мир в капле воды



Данная исследовательская работа посвящена изучению живых организмов в капле пресной воды.

В одной капле озерной воды живет много удивительных созданий. Летом под микроскопом была изучена вода из озера. В данном же проекте была исследована вода с выращенными микроорганизмами в чашке Петри. Вода для экспериментов была взята из аквариума и банки, где укоренялся комнатный цветок.

В данном эксперименте были обнаружены и изучены такие простейшие организмы, как инфузория-туфелька, инфузория-сувойка, эвглена зеленая, а также многоклеточный организм коловратка Филодина.

Цель исследовательской работы: познакомится с живыми организмами, населяющие каплю воды.

Задачи:

– вырастить и исследовать под микроскопом простейшие организмы в пресной воде;

– определить тип найденного микроорганизма с помощью общепринятой классификации (классификация организмов — это распределение их по группам на основе строения и родства);

– сфотографировать и снять видеоматериал о жизнедеятельности микроорганизмов.

1. Общая характеристика простейших

Первое, что легче всего в домашних условиях в воде вырастить и заметить — это простейшие. Простейшие — это одноклеточные организмы. Размер самых маленьких из них — 2–4 мкм (1 мкм = 0,001 мм), наиболее крупных — до 1000 мкм (1 мм). Поэтому изучают простейших с помощью оптического микроскопа, увеличивающего изображение объекта в 2,5–3 тыс. раз.

Простейшие были открыты в 1675 году голландским естествоиспытателем Антуаном ван Ливенгуком. В первой классификации животных, предложенной в 1759 году шведским ботаником Карлом Линнеем, простейшие были объединены в один род под названием «хаос» (Chaos), который входил в тип червей. Только в 1845 году Келликер и Зибольд выделили их в самостоятельный тип животных. И лишь совсем недавно, в 1980 году Левайн установил для простейших отдельное подцарство.

Подцарство простейших — разнообразная и процветающая группа животных, состоящая примерно из 70 тыс. современных видов.

Тело простейших морфологически представлено одной клеткой, а функционально соответствует целому организму, которому присущи все проявления жизни: обмен веществ, раздражимость, рост, размножение и т. д. Роль органов у них выполняют органоиды. Среди простейших есть организмы, которые на свету питаются как растения, а в темноте — как животные (например, эвглена зелёная о которой я расскажу чуть позже). Именно в этой группе организмов проходит «граница» между растительным и животным миром.

Простейшие легко приспосабливаются к самым экстремальным условиям изменяющейся среды, а потому присутствуют во всех частях биосферы. Они могут переходить в состояние покоя, если условия становятся неблагоприятными для жизни, и делаются активными, если обстановка улучшается. Делятся простейшие очень интенсивно, приблизительно раз в 3 часа.

Основные типы простейших: жгутиковые (эвглена зеленая, лямблии), саркодовые или корненожки (амёба, радиолярии), инфузории (инфузория-туфелька, инфузория-сувойка), споровики (малярийный паразит) и другие.

Исследовательская работа

Для выращивания простейших я взял две пробы воды и смешал их в чашке Петри. Первая вода была застойная из банки, где укоренялся комнатный цветок, вторая из аквариума. Чашку Петри была помещена под лампу дневного света и большую часть суток освещалась. Через несколько дней я начал своё изучение и нашел три простейших.

Инфузория-туфелька

Самая простая и часто встречаемая — это инфузория туфелька, иногда её называют «живой пылью». Так как она встречается в пресных водоемах в большом количестве. Своё название получила за постоянную форму тела, напоминающую подошву туфли, длина тела 0,1–0,3 мм.

Все тело равномерно покрыто ресничками, расположенными рядами, их больше 10 тысяч. Работают они синхронно, совершая волнообразные движения. Питаются инфузории бактериями и одноклеточными водорослями.

На теле инфузории имеется углубление — клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Около рта располагаются специализированные реснички. Они загоняют в глотку вместе с потоком воды основную пищу инфузорий — бактерии. Инфузория находит свою добычу, чувствуя наличие химических веществ, которые выделяют скопления бактерий. На дне глотки в цитоплазме образуется пищеварительная вакуоль, которая отделяется от глотки и увлекается током цитоплазмы. При обилии пищи и нормальных температурных условиях (15 градусов) пищеварительные вакуоли образуются, каждые 1–2 мин. В них пища переваривается и усваивается цитоплазмой, после чего пищеварительная вакуоль, пройдя по часовой стрелке, подходит к заднему концу тела, где через специальное отверстие в оболочке — порошицу, выбрасывает непереваренные остатки пищи наружу. Функцию регуляции внутреннего давления выполняют 2 сократительные вакуоли.

Совершая ресничками волнообразные движения, туфелька передвигается. Туфелька дышит всей поверхностью клетки.

Размножается туфелька бесполым и половым способом. При бесполом размножении тело туфельки вытягивается в длину, по экватору появляется перетяжка, которая делит клетку пополам. Повторяется 1–2 раза в сутки, а через несколько поколений бесполого размножения сменяется половым, протекающим по типу слияния — конъюгации. В теле обоих инфузорий большое ядро разрушается, а малое ядро делится на 4 части. Вскоре 3 новых ядра разрушаются, а четвертое вновь делится и образует в каждой инфузории одно женское и одно мужское ядро. Мужское ядро переходит в клетку своего партнера, где сливается с женским ядром. Таким образом, при половом процессе происходит обмен генетическим материалом между отдельными особями, которые получают новые признаки и свойства. Вскоре в каждой из них ядро делится на большое и малое. При половом размножении число особей не увеличивается, а обновляются наследственные свойства организма, и возрастает его способность приспосабливаться к условиям среды.

Характерной особенностью туфельки является раздражимость, способность организма отвечать определенным образом на воздействия окружающей среды.

Ученые провели такой опыт. На предметное стекло рядом поместили две капли — одну каплю чистой воды, вторую каплю с инфузориями. Соединили обе капли тонким водяным каналом. В каплю с инфузориями положили маленький кристаллик соли. По мере растворения соли туфельки стали переплывать в каплю с чистой водой: для инфузорий раствор соли вреден, они в нём гибнут.

Этот опыт показывает, что инфузории могут отвечать определенным образом на воздействия окружающей среды, т. е. обладает раздражимостью.

Инфузория-сувойка

Также в своем исследовании я обнаружил еще одного представителя относящегося к типу инфузорий, это инфузории-сувойки. Они по форме похожи на цветок колокольчика. На их «венчике» расположены реснички, работа которых создает водоворот, втягивающий внутрь инфузории пищу.

Сувойки бывают одиночными или колониальными микроскопической формы до 0,23 мм в диаметре. Ведут они неподвижный образ жизни, прикрепляясь с помощью длинной, сократимой ножки или стебелька к неподвижным предметам или к наружным покровам рачков и других животных.

Если слегка качнуть чашку с водой, в которой находятся сувойки, то они тут же отреагируют на это постороннее воздействие. Их стебельки моментально свернутся в спираль и потянут тела инфузорий вниз. Успокоившись, сувойки расслабляют мышечные волоконца стебелька и вновь приподнимаются «колокольчиком» вверх.

Прикрепленный образ жизни существенно ограничивает возможности сувоек к расселению, но сувойки нашли оригинальный выход из этой ситуации. На одной стадии жизненного цикла эти инфузории сохранили подвижность. Эта стадия так и называется — «бродяжка». Бродяжки сувоек покрыты ресничками, способны самостоятельно плавать и выполняют функцию расселения. В новом месте они оседают на подводные предметы, образуют стебелек и перестраивают ресничный аппарат.

Размножаются посредством деления (поперечного, а не продольного). Кроме бесполого размножения встречается и половое — копуляция, причем сливаются большие, неподвижные формы с маленькими, свободноплавающими.

Эвглена зелёная

Следующий организм, найденный в моей чашке Петри — эвглена зеленая, которая относится к типу жгутиковых.

Эвглена зеленая — наиболее распространенный представитель этого типа. Живет в пресных водоемах, плавает с помощью единственного жгутика, расположенного на переднем конце тела. Длина тела 50–60 мкм (0,05–0,06 мм), ширина 14–18 мкм (0,014–0,018 мм).

Тело эвглены веретеновидное, покрыто плотной оболочкой. У основания жгутика, находится ярко-красный светочувствительный глазок — стигма, с помощью которого эвглена всегда плывет к освещенной части водоема, где условия для фотосинтеза наиболее благоприятны. Также у основания находится пульсирующая сократительная вакуоль, которая отвечает за дыхание и выделение избытка воды. На противоположном конце ее располагается крупное ядро, контролирующее все жизненные процессы организма. В цитоплазме эвглены имеются хлоропласты (более 20), содержащие хлорофилл, который придает ей зеленую окраску и обуславливает способность к фотосинтезу. Поэтому на свету она питается, как типичное растение, т. е. автотрофно. При наступлении темноты питается жидкой органической пищей как животное, т. е. становится гетеротрофным организмом. Благодаря этой способности питания эвглена как бы совмещает в себе признаки растения и животного.

Эвглена размножается бесполым путем. Размножение начинается с деления ядра и заканчивается продольным делением всего тела простейшего. Старый жгутик отходит к одной из дочерних клеток, либо исчезает. В этом случае в обеих дочерних клетках жгутики образуются заново. При неблагоприятных условиях образует цисту, при этом жгутик отпадает, а тело эвглены округляется, покрываясь плотной защитной оболочкой. В таком состоянии эвглена проводит зиму или переносит высыхание водоема, в котором живет.

Коловратка Филодина

Также в моей чашке Петри, кроме простейших одноклеточных я обнаружил многоклеточной организм коловратку Филодину.

Коловратки — очень мелкие (0,04–2 мм), являются типом многоклеточных животных. Известно около 1500 видов коловраток, в России — около 600 видов. В основном это пресноводные обитатели, но также они водятся в море и влажных почвах.

Многие виды коловраток живородящие, т. е. яйца проходят полный цикл развития в теле самки и её покидают сформировавшиеся особи. Другие же откладывают яйца.

В своих экспериментах я обнаружил и наблюдал за коловраткой Филодиной. Филодины обычно живут в иле пресноводных водоемов, также их можно обнаружить среди иловых частиц на дне аквариума. Поэтому занеся в чашку Петри воду из аквариума, я смог легко обнаружить Филодин под микроскопом.

Питаются филодины водорослями и бактериями. Они менее подвижны, чем инфузории и являются ценным стартовым кормом для мальков рыб. Филодины обычно медленно переползают или не очень быстро плавают от одной иловой частицы к другой в поисках пищи. Имеют форму вытянутого конуса.

У Коловратке-филодины на переднем конце тела расположен коловращательный аппарат. Он в простейшем варианте состоит из двух венчиков ресничек и ресничного поля между ними. Головной отдел может втягиваться с помощью специальных мышц-ретракторов.

Туловище содержит большую часть внутренних органов. На его конце, над основанием ноги расположено отверстие клоаки.

Нога — это мускулистый вырост тела, позволяющий коловраткам ползать. На конце ноги располагается пара «пальцев», в основании которых открываются цементные железы: таким образом, с их помощью животное может прикрепляться к субстрату.

Жизненный цикл представляет собой гетерогонию, то есть чередование партеногенетического и полового размножения.

В стабильных, благоприятных условиях в популяции присутствуют только самки, которые размножаются партеногенезом, то есть производя на свет таких же самок. В неблагоприятных же условиях (например угроза пересыхания водоёма, приближение морозов) появляются гаплоидные самцы, оплодотворяющие самок, в результате чего образуются «зимние» или покоящиеся яйца с толстой защитной оболочкой. Из этих яиц выходят впоследствии (при наступлении благоприятных условий) самки, и цикл повторяется.

Средняя продолжительность жизни филодины равна 27 суткам. За это время самка может отложить в среднем около 50 яиц.

2. Значение простейших

Не смотря на свои маленькие размеры простейшие организмы, оказывают влияние и имеют большое значение для природы и жизни человека.

Значение простейших вприроде ижизни человека

1. Источник питания для других животных (составляют 1-ое звено в цепях питания).
2. Выполняют роль санитаров, очищая водоемы от бактерий и гниющих веществ.
3. Служат индикаторами чистоты воды.
4. Содействуют геологической разведке, служат руководящими формами при разведке нефти и газа.
5. Участвуют в образовании залежей известняков.
6. Участвуют в круговороте веществ.
7. Оказывают влияние на почвообразовательные процессы.
8. Возбудители заболеваний домашних животных и человека.

Вывод: Благодаря проведенным исследованиям я открыл для себя новый мир живых организмов, простейших одноклеточных (инфузории, эвглена) и многоклеточных (коловратка).

С помощью промежуточных результатов фото и видеосъемки удалось определить типы найденных организмов с помощью классификации, а также составить отчет о проделанной работе.

Литература:

1. Догель В. А., «Зоология беспозвоночных», 7 изд., М., «Высшая школа», 1981.
2. Полянский Ю. И. Подцарство Простейшие, или Одноклеточные (Protozoa) // Жизнь животных / под ред. Ю. И. Полянского, гл. ред. В. Е. Соколов. — 2-е изд. — М.: Просвещение, 1987. — Т. 1. Простейшие. Кишечнополостные. Черви. — С. 95–101. — 448 с.
3. Акваловер [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.aqualover.ru/fauna/philodina.html. — Коловратка филодина. — (Дата обращения: 16.01.2017).
4. Издательство «Лицей» [электронный ресурс]. Режим доступа: http://licey.net/free/6-biologiya/22-zoologiya_bespozvonochnyh_teoriya_zadaniya_otvety/stages/331-kratkoe_opisanie_podcarstva_prosteishie.html. — Краткое описание подцарства Простейшие. — (Дата обращения: 16.01.2017).
5. Коловратки [электронный ресурс]. Режим доступа: http://aquaplantfish.ru/kormlenie/kolovratki/kolovratki.htm. — Коловратки. — (Дата обращения: 16.01.2017).
6. Книги по аквариумистике. Лучшая on-line библиотека для начинающих и профессионалов [электронный ресурс]. Режим доступа: http://aquariumistika.ru/?page_id=713. — Коловратки. — (Дата обращения: 16.01.2017).
7. Studfiles [электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/3557938/. — Подцарство одноклеточные, или простейшие. — (Дата обращения: 16.01.2017).