Дыхание размножение. Инфузория туфелька — микроорганизм в аквариуме

Простейшие одноклеточные организмы, относящиеся к классу реснитчатых распространены практически повсеместно. От холодных льдов Севера до не менее обжигающих айсбергов Юга в любой стоячей воде обнаруживаются эти милые создания, являющиеся одним из важнейших звеньев пищевой цепочки биоценоза. Для аквариумиста инфузории туфельки представляют ценность как хорошая кормовая подпитка для новорожденных мальков. Но прежде чем заводить в своем «подводном мире» эту живность, стоит познакомиться с размножением, питанием и жизнедеятельностью микроорганизма.

Природная среда обитания и не только

Мельчайшие из живых существ обитают в неглубоких водоемах с неподвижной водой. Инфузории туфельки называются так за сходство формы тельца, сплошь покрытого ресничками, с дамской туфлей. Реснички помогают животным двигаться, питаться и даже обороняться. Мельчайший организм имеет размер 0,5 мм, увидеть невооруженным глазом инфузорию невозможно! Интересен способ перемещения в воде – только округлым затупленным концом вперед, но и при такой своеобразной «ходьбе», малышки развивают скорость 2,5 мм/1секнду.

Одноклеточные создания имеют двуядерную структуру: первое «большое» ядро контролирует питательные и дыхательные процессы, следит за обменом веществ и перемещением, а вот «малое» ядро включается только в процессы полового значения. Тончайшая оболочка повышенной эластичности позволяет микроорганизму находиться в природной четко очерченной форме, а также быстро передвигаться. Как таковое передвижение осуществляется посредством ресничек, исполняющих роль «весел» и постоянно толкающих туфельку вперед. Кстати, движения всех ресничек абсолютно синхронны и согласованны.

Жизнедеятельность: питание, дыхание, размножение

Как и все свободно живущие микроорганизмы, инфузория туфелька питается мельчайшими бактериями и частичками водорослей. У такой крохи имеется ротовая полость – глубокая впадинка, расположенная в определенном месте тела. Ротовое отверстие переходит в глотку, а потом пища попадает прямиком в вакуоль для переваривания пищи и тут еда начинает перерабатываться кислой, а затем и щелочной средой. У микроорганизма есть и отверстие, через которое выходят не полностью переваренные остатки пищи. Располагается оно позади пищевого отверстия и, проходя через структуру особого типа – порошицу, остатки еды выталкиваются наружу. Питание микроорганизма отлажено до предела, туфелька не может переесть или остаться голодной. Это, пожалуй, одно из совершенных созданий природы.

Дышит инфузория туфелька всеми покровами своего тельца. Высвобожденной энергии хватает для жизнеобеспечения всех процессов, а ненужные отработанные соединения, типа углекислого газа, удаляются так же посредством всей площади тела особи. Строение инфузории туфельки достаточно сложное, например, сократительные вакуоли при переполнении водой с растворенными органическими веществами, поднимаются к самой крайней точке плазмы на тельце и выталкивают все ненужное. Пресноводные обитатели таким образом удаляют излишки воды, которая постоянно поступает внутрь из окружающего пространства.

Микроорганизмы данного типа могут собраться большими колониями к местам, где скапливается много бактерий, но крайне резко реагируют на поваренную соль – уплывают.

Размножение

Существует два типа размножения микроорганизмов:

Бесполое, являющееся обычным делением. Этот процесс происходит как раздел одной инфузории туфельки надвое, причем новые организмы обладают своим большим и малым ядром. При этом в новую жизнь переходит только малая часть «старых» органоидов, все остальные быстро образуются заново.
Половое. Этот тип применяется только при появлении температурных колебаний, недостаточности пищи и других неблагоприятных условиях. Именно тогда животные могут разделиться полами и затем превратиться в цисту.

Именно второй вариант размножения наиболее интересен:

Две особи временно сливаются в одну;
На месте слияния образуется некий канальчик, соединяющий пару;
Большое ядро полностью исчезает (у обоих особей), а малое разделяется два раза.

1. Питание растений

Питание растений может быть минеральным и воздушным. Воздушное питание – это фотосинтез, а минеральное – поглощение из почвы корневыми волосками воды и растворенных в ней минеральных веществ. Преобладающими компонентами являются азот, калий и фосфор. Азот обеспечивает быстрый рост растений, фосфор – созревание плодов, а калий – быстрому оттоку органических веществ от листьев к корням. Недостаток или избыток минерального питания приводят к болезням растений.

Фотосинтез – создание органических веществ из неорганических с использованием энергии света. В этом процессе ведущим органом является лист растения. Строение листа хорошо соответствует этой функции: он имеет плоскую листовую пластинку, а в мякоти листа содержится огромное количество хлоропластов с зелёным хлорофиллом.

Опыт 1. Образование в листьях органических веществ

Цель: выяснить, в каких клетках зеленого листа образуются органические вещества (крахмал, сахар).

Что делаем: комнатное растение герань окаймлённая поместим на трое суток в тёмный шкаф (чтобы произошёл отток питательных веществ из листьев). Через трое суток вынем растение из шкафа. Прикрепим на один из листьев конверт из чёрной бумаги с вырезанным словом «свет» и поставим растение на свет или под электрическую лампочку. Через 8-10 часов срежем лист. Снимем бумагу. Опустим лист в кипящую воду, а затем на несколько минут в горячий спирт (в нём хлорофилл хорошо растворяется). Когда спирт окрасится в зелёный цвет, а лист обесцветится, промоем его водой и поместим в слабый раствор йода.

Что наблюдаем: на обесцвеченном листе появятся синие буквы (крах-мал синеет от йода). Буквы появляются на той части листа, на которую падал свет. Значит, в освещённой части листа образовался крахмал. Необходимо обратить внимание на то, что белая полоска по краю листа не окрасилась. Это объясняет то, что в пластидах клеток белой полоски листа герани окаймлённой нет хлорофилла. Поэтому крахмал не обнаруживается.

Вывод: таким образом, органические вещества (крахмал, сахар) обра-зуются только в клетках с хлоропластами, и для их образования необходим свет.

Специальные исследования учёных показали, что на свету в хлоропла-стах образуется сахар. Затем в результате превращений из сахара в хлоропла-стах образуется крахмал. Крахмал – это органическое вещество, которое в воде не растворяется.

Процесс фотосинтеза можно представить в виде суммарного уравнения:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2

Таким образом, суть световых реакций заключается в том, что световая энергия превращается в химическую.

Образование органических веществ.

Образовавшийся в хлоропластах крахмал под воздействием особых ве-ществ превращается в растворимый сахар, который поступает к тканям всех органов растения. В клетках некоторых тканей сахар может вновь превра-титься в крахмал. Запасной крахмал накапливается в бесцветных пластидах.

Из сахаров, образовавшихся при фотосинтезе, а также минеральных со-лей, поглощённых корнями из почвы, растение создаёт вещества, которые ему необходимы: белки, жиры и многие другие белки, жиры и многие другие.

Часть органических веществ, синтезированных в листьях, расходуется на рост и питание растения. Другая часть откладывается в запас. У однолетних растений запасные вещества откладываются в семенах, плодах. У двулетних на первом году жизни они накапливаются в вегетативных органах. У многолетних трав вещества запасаются в подземных органах, а у деревьев и кустарников – в сердцевине, основной ткани коры и древесины. Кроме того, у них на определённом году жизни органические вещества начинают запасаться также в плодах и семенах.

2. Дыхание растений и газообмен

В живых клетках растения постоянно происходит обмен веществ и энергии.

Листья благодаря работе устьиц осуществляют такую важную функцию, как газообмен между растением и атмосферой. Через устьица лист с атмосферным воздухом поступают углекислый газ и кислород. Кислород используется при дыхании, углекислый газ необходим растению для образования органических веществ. Через устьица в воздух выделяется кислород, который образовался в процессе фотосинтеза. Удаляется и углекислый газ, появившийся у растения в процессе дыхания. Фотосинтез осуществляется только на свету, а дыхание на свету и в темноте, т.е. постоянно. Дыхание во всех живых клетках органов растения происходит непрерывно. Как и животные, растения погибают с прекращением дыхания.

В природе происходит обмен веществ между живым организмом и окружающей средой. Поглощение растением одних веществ из внешней среды сопровождается выделением других.

Опыт 2. Дыхание растений

Элодея, будучи водным растением, использует для питания углекислый газ, растворённый в воде.

Цель: выяснить, какое же вещество выделяет элодея во внешнюю среду при фотосинтезе?

Что делаем: стебли веточек подрежем под водой (вода кипяченная) у основания и прикроем стеклянной воронкой. Пробирку, до краёв заполненную водой помещаем на трубку воронки. Это сделать в двух вариантах. Одну ёмкость поставить в тёмное место, а другую – выставить на яркий солнечный или искусственный свет

В третью и четвёртую ёмкости добавить углекислый газ (добавить не-большое количество питьевой соды или можно подышать в трубочку) и так же один поставить в темноту другой на солнечный свет.

Что наблюдаем: через некоторое время в четвёртом варианте (сосуд, стоящий на ярком солнечном свете) начинают выделяться пузырьки. Этот газ вытесняет из пробирки воду, её уровень в пробирке вытесняется.

Что делаем: когда вода будет вытеснена газом полностью, необходимо осторожно снять пробирку с воронки. Плотно закрыть отверстие большим пальцем левой руки, а правой быстро внести в пробирку тлеющую лучинку.

Что наблюдаем: лучинка загорается ярким пламенем. Посмотрев на растения, которые поместили в темноту, увидим, что пузырьки газа из элодеи не выделяются, и пробирка осталась заполненная водой. То же самое с про-бирками в первом и втором варианте.

Вывод: отсюда следует, что газ, который выделила элодея – кислород. Таким образом, растение выделяет кислород только тогда, когда есть все условия для фотосинтеза – вода, углекислый газ, свет.

При дыхании происходит расход органических веществ – их разложение, т.е. окисление, соединение с кислородом. Этот процесс протекает во всех живых клетках растения и сопровождается выделение энергии – тепла. Поэтому все части растения дышат. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислорода в 10-20 раз больше, чем поглощают его при дыхании.

Фотосинтез и дыхание идут путём последовательных многочисленных химических реакций, в которых одни вещества преобразуются в другие.

Так, в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды, полученных растением из окружающей среды, образуются сахара, которые затем превращаются в крахмал, клетчатку или белки, жиры и витамины – вещества, необходимые растению для питания и запасания энергии. В процессе дыхания, наоборот, происходит расщепление созданных в процессе фотосинтеза органических веществ на неорганические соединения – углекислый газ и воду. При этом растение получает высвобождающуюся энергию. Эти превращения веществ в организме называют обменом веществ. Обмен веществ – один из важнейших признаков жизни: с прекращением обмена веществ прекращается жизнь растения.

3. Транспирация

Растения на 80% состоит из воды. Процесс испарения воды листьями у растений (транспирация) регулируется открыванием и закрыванием устьиц. Закрывая устьица, растение защищает себя от потери воды. Открывание и закрывание устьиц находится под влиянием факторов внешней и внутренней среды, в первую очередь температуры и интенсивности солнечного света.

Листья растений содержат много воды. Она поступает по проводящей системе от корней. Внутри листа вода продвигается по стенкам клеток и по межклетникам к устьицам, через которые уходит в виде пара (испаряется). Этот процесс легко проверить, если выполнить несложный опыт.

Опыт 3. Транспирация

Поместим в стеклянную колбу лист растения, изолировав его от окружающей среды. Через некоторое время стенки колбы покроются капельками воды. Это доказывает процесс транспирации.

Воду испаряет поверхность листа растения. Различают транспирацию кутикулярную (испарение всей поверхностью растения) и устьичную (испарение через устьица). Биологическое значение транспирации состоит в том, что она является средством передвижения воды и различных веществ по растению (присасывающее действие), способствует поступлению углекислого газа внутрь листа, углеродному питанию растений, защищает листья от перегрева.

Интенсивность испарения воды листьями зависит от:

Биологических особенностей растений;

Условий роста (растения засушливых местностей испаряют мало воды, влажных – значительно больше; теневые растения испаряют воды меньше, чем световые; много воды растения испаряют в зной, значительно меньше – в облачную погоду);

Освещения (рассеянный свет уменьшает транспирацию на 30-40%);

Осмотического давления клеточного сока;

Температуры почвы, воздуха и тела растения;

Влажности воздуха и скорости ветра.

Наибольшее количество воды испаряется у некоторых видов древесных пород через листовые рубцы (рубец, оставляемый опавшими листьями на стебле), которые оказываются наиболее уязвимыми местами на дереве.

Разные растения испаряют разные количества воды. Так, кукуруза за су-тки испаряет 0,8 л воды, капуста – 1 л, дуб – 50 л, береза – более 60 л. Леса из различных пород деревьев испаряют воды за лето с 1 га: еловый лес – 2240 т, буковый - 2070 т, дубовый – 1200 т, сосновый – 470 т.

При разных условиях растения по-разному испаряют воду. В пасмурную погоду испарение меньше, чем в солнечный день, а в ветреную погоду – больше, чем в тихую. Транспирация защищает растения от перегрева, т.к. в процессе испарения поглощается энергия. Чем больше листовая пластинка, тем больше ее поверхность и интенсивнее происходит процесс испарения.

4. Размножение растений

Половое размножение покрытосеменных растений связано с цветком. Его важнейшие части – тычинки и пестики. В них происходят сложные про-цессы, связанные с половым размножением.

В пыльниках тычинок происходит образование пыльцевых зерен. Наружная оболочка, как правило, неровная, с шипиками, бородавочками, выростами в виде сеточки. Пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и прикрепляется к нему благодаря особенностям строения оболочки, а также липким сахари-стым выделениям рыльца, к которым пыльца прилипает. Пыльцевое зерно набухает и прорастает, превращаясь в длинную, очень тонкую пыльцевую трубку. Пыльцевая трубка образуется в результате деления вегетативной клетки. Сначала эта трубка растёт между клетками рыльца, затем – столбика и наконец врастает в полость завязи.

Генеративная клетка пыльцевого зерна перемещается в пыльцевую трубку, делится и образует две мужские гаметы (спермии). Когда пыльцевая трубка через пыльцевход проникает внутрь зародышевого мешка, один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Происходит оплодотворение, и образуется зигота.

Второй спермий сливается с ядром крупной центральной клеткой зародыше-вого мешка. Таким образом, у цветковых растений при оплодотворении про-исходит два слияния: первый спермий сливается с яйцеклеткой, второй – с крупной центральной клеткой. Двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений.

Образовавшаяся при слиянии гамет зигота делится на две клетки. Каждая из возникших при этом клеток снова делится и т. д. В результате многократных делений клеток развивается многоклеточный зародыш нового растения.

Центральная клетка тоже делится, образуя клетки эндосперма, в которых на-капливаются запасы питательных веществ. Они необходимы для питания и развития зародыша. Из покрова семязачатка развивается семенная кожура. После оплодотворения из семязачатка развивается семя, состоящее из кожу-ры, зародыша и запаса питательных веществ.

После оплодотворения к завязи притекают питательные вещества, и она по-степенно превращается в спелый плод. Околоплодник, защищающий семена от неблагоприятных воздействий, развивается из стенок завязи. У некоторых растений в образовании плода принимают участие и другие части цветка.

Основной способ размножения цветковых растений – семенами. Но существует еще вегетативное размножение.

Вегетативное размножение - это размножение вегетативными органами растений - корнями, побегами или их частями. В его основе лежит способ-ность растений к регенерации, к восстановлению целого организма из части. Усиление функции вегетативного размножения привело к значительному видоизменению органов.

Специализированными побегами вегетативного размножения являются надземные и подземные столоны, корневища, клубни, луковицы и т. п.

1. Размножение черенками (надземными побегами). Самым распространенным методом размножения комнатных растений в домашних услови-ях является черенкование.

Черенками при размножении черенками могут выступать как стебли, ку-сочки стебля, листья.

Стеблевыми черенками размножаются большинство комнатных расте-ний.

Для этого выбирают здоровый нецветущий побег. Отрезают от него че-ренок длиной от 7-15 см (все зависит от длины стебля), обрезают побег ниже узла лезвием или острым ножом, отрезают листья с нижней части черенка, подготавливают раствор фитогормона и опускают туда на несколько секунд нижнюю часть побега, делают в почве углубление с помощью карандаша и помещают туда побег, почву вокруг приминают карандашом.

2. Размножение усами. Появление на концах некоторых цветущих рас-тений маленьких дочерних растеньиц свидетельствует о том, что пришло время для размножения.

Для этого достаточно прикопать дочернее растеньице в почву, а после укоренения, отделить от материнского. Если у дочернего растеньица имеются собственные корни, то его можно сразу отделить от материнского и высаживать как укоренившийся черенок.

3. Размножение корневыми отпрысками

4. Размножение отводками. Размножение отводками очень подходит для растений с длинными стеблями (это вьющиеся ампельные растения). Для этого достаточно выбрать сильный побег и прижать его к почве кусочком проволоки.

Эту процедуру следует проводить весной или летом. Как только побег уко-ренится и от него пойдут молодые побеги, растение можно отделять.

5. Делением куста. Растения, которые образуют поросль, можно раз-множать и делением куста.

6. Размножение листом. Размножение листом производится у таких комнатных растений, как толстянка, эхеверия, очиток. Для этого используют листовые черенки: берут крупный мясистый лист, который высаживают в почву, верхний слой которой покрыт крупнозернистым песком. Мелкий лист просто кладут на почву плашмя и слегка придавливают, а крупный лист про-сто погружают нижней частью в почву. Бегония королевская, бегония Мэсона размножаются с помощью части листа.

7. Подземными побегами (корневищем, клубнем, луковицей)

8. Размножение прививкой заключается в перенесении части одного растения на другое и сращивании их. Тем самым сохраняются сортовые осо-бенности прививаемого растения. Прививкой размножают розы, сирень, аза-лии, кактусы.

Питание. Простейшие питаются преимущественно мертвой органикой, клетками бактерий, водорослей, грибов, то есть они - гетеротрофы.

Только отдельные представители простейших, такие как эвглена зеленая, способны к фотосинтезу.

Все виды простейших могут поглощать растворы органических веществ, некоторые способны путем фагоцитоза захватывать твердые частицы (например, клетки других организмов). Амеба охватывает частицу пищи своими ложноножками (рис. 40).

Эта частица пищи, окруженная мембраной, оказывается внутри клетки. Так образуется пищеварительная вакуоль, в которой пища переваривается.

Непереваренные остатки пищи выводятся наружу в любом месте клетки или через специальные образования в ее мембране.

Дыхание. Простейшие дышат кислородом, растворенным в воде или другой жидкости (например, крови хозяина).

Кислород, который они поглощают через поверхность клетки, окисляет органические вещества. При этом освобождается энергия, необходимая для обеспечения процессов жизнедеятельности организма.

Углекислый газ, образующийся в процессе дыхания, выводится из клетки наружу.

Основные признаки живого

Одноклеточными или простейшими организмами принято называть те организмы, тела которых представляют собой одну клетку. Именно эта клетка и осуществляет все необходимые функции для жизнедеятельности организма: перемещение, питание, дыхание, размножение и удаление ненужных веществ из организма.

Подцарство Простейших

Простейшие выполняют одновременно и функции клетки, и отдельного организма. В мире насчитывается около 70 тыс. видов данного Подцарства, большая часть из них являются организмами микроскопического размера.

2-4 микрон - это размер мелких простейших, а обычные достигают 20-50 мкм; по этой причине увидеть их невооруженным глазом невозможно. Но встречаются, например, инфузории длиной в 3 мм.

Встретить представителей Подцарства простейших можно лишь в жидкой среде: в морях и водоемах, в болотах и влажных почвах.

Какими бывают одноклеточные?

Существует три типа одноклеточных: саркомастигофоры, споровики и инфузории. Тип саркомастигофор включает в себя саркодовые и жгутиковые, а тип инфузории - ресничные и сосущие.

Особенности строения

Особенностью строение одноклеточных является наличие структур, которые свойственны исключительно простейшим. Например, клеточный рот, сократительная вакуоль, порошица и клеточная глотка.

Для простейших характерно разделение цитоплазмы на два слоя: внутренний и наружный, который называют эктоплазмой. Строение внутреннего слоя включается в себя органеллы и эндоплазму (ядро).

Для защиты существует пелликула - слой цитоплазмы, отличающийся уплотнением, а подвижность и некоторые функции питания обеспечивают органеллы. Между эндоплазмой и эктоплазмой расположены вакуоли, которые регулируют водно-солевой баланс в одноклеточном.

Питание одноклеточных

У простейших возможны два вида питания: гетеротрофный и смешанный. Различают три способа поглощения пищи.

Фагоцитозом называют процесс захвата твердых частиц пищи при помощи выростов цитоплазмы, которые есть у простейших, а также других специализированных клеток у многоклеточных. А пиноцитоз представлен процессом захвата жидкости самой клеточной поверхностью.

Дыхание

Выделение у простейших осуществляется при помощи диффузии или через сократительные вакуоли.

Размножение простейших

Существует два способа размножения: половое и бесполое. Бесполое представлено митозом, во время которого происходит деление ядра, а затем цитоплазмы.

А половое размножение происходит при помощи изогамии, оогамии и анизогамии. Для простейших характерно чередование полового размножения и однократного или многократного бесполого.

Наружной мембраной, и одного или нескольких ядер. Светлый и плотный наружный слой называется эктоплазма, а внутренний - эндоплазма. В эндоплазме амебы находятся клеточные органоиды: сократительные и пищеварительные вакуоли, митохондрии, рибосомы, элементы аппарата Гольджи, эндоплазматическая сеть, опорные и сократительные волокна.

Дыхание и выделение

Клеточное дыхание амебы происходит при участии кислорода, когда его становится меньше, чем во внешней среде, внутрь клетки поступают новые молекулы. Накопившиеся в результате жизнедеятельности вредные вещества и углекислый газ выводятся наружу. По тонким трубковидным каналам в тело амебы поступает жидкость, этот процесс носит название . Сократительные вакуоли занимаются откачивание лишней воды. Постепенно наполняясь, они резко сокращаются и выталкиваются наружу примерно раз в 5-10 минут. Причем вакуоли могут образовываться в любой части тела. Пищеварительная вакуоль приближается к клеточной мембране и открывается наружу, в результате чего во внешнюю среду выбрасываются непереваренные остатки.

Питание

Амеба питается одноклеточными водорослями, бактериями и более мелкими одноклеточными, наталкиваясь на них, она их обтекает и включает в цитоплазму, формируя пищеварительную вакуоль. В нее поступают ферменты, которые расщепляют белки, липиды и углеводы, так происходит внутриклеточное пищеварение. Переварившись, пища попадает в цитоплазму.

Размножение

Амебы размножатся бесполым путем, методом деления. Данный процесс не отличается от деления клеток, которое происходит при росте многоклеточного организма. Разница заключается только в том, что дочерние клетки становятся самостоятельными организмами.

Вначале ядро удваивается для того, чтобы каждой дочерней клетке была передана своя копия наследственной информации. Ядро сначала вытягивается, затем удлиняется и перетягивается посередине. Образуя поперечную бороздку, оно делится на две половины, которые образуют два ядра. Они расходятся в разные стороны, а тело амебы делится на две части перетяжкой, образуя два новых одноклеточных организма. В каждый из них попадает по одному ядру, также происходит образование недостающих органоидов. Деление может повторяться несколько раз за одни сутки.

Образование цист

Одноклеточные организмы чувствительны к изменениям внешней среды, в неблагоприятных условиях на поверхности тела амебы выделяется большое количество воды из цитоплазмы. Выделяющая вода и вещества цитоплазмы образуют плотную оболочку. Данный процесс может происходить в холодное время года, при высыхании водоема или в других неблагоприятных для амебы условиях. Организм переходит в покоящееся состоянии, образуя цисту, в которой приостанавливаются все жизненные процессы. Цисты могут разносится ветром, что способствует расселению амеб. При наступлении благоприятных условий, амеба покидает оболочку цисты и переходит в активное состояние.