ПротистыЦарство Протисты объединяет очень необычную группу организмов, значительно отличающихся друг от друга по строению и образу жизни. 

Главное отличие организмов этого царства - клеточный уровень организации. Тело их представлено чаще всего одной клеткой и имеет шаровидную, удлиненную или грушевидную форму. Среди протистов есть и колониальные формы. Колонии образуются в результате бесполого размножения путем деления, при котором клетки остаются связанными друг с другом. Таким образом возникает организм более высокого порядка, включающий в себя определенное число отдельных клеток, каждая из которых по строению похожа на хламидомонаду.

Многие протисты способны передвигаться с помощью ложноножек, ресничек или жгутиков. Среди них есть и неподвижные формы.

Размножаются протисты бесполым и половым путем.

Протисты живут в пресных и морских водоемах, во влажной почве и на коре деревьев, многие являются паразитами растений, животных и человека.

По типу питания протисты подразделяют на три группы: гетеротрофные, автогетеротрофные и автотрофные.

Гетеротрофные протисты.

Среди гетеротрофных протистов в условиях Беларуси наиболее часто встречаются амёба обыкновенная, инфузория-туфелька, фитофтора.

Строение и передвижение амёбы обыкновенной. Амёбу 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 цитоплазмы и ядра. В цитоплазме размещены различные органеллы - митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум. Цитоплазма амёбы подразделяется на два слоя: наружный - прозрачный, более вязкий (густой) и внутренний - зернистый, более жидкий. 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 амёбы появляется выпячивание - ложноножка. В ложноножку перетекает цитоплазма, и амёба таким способом передвигается, т.е. медленно перетекает с одного места на другое.

Питание. В процессе движения амёба наталкивается на мелкие пищевые частицы (бактерии, другие протисты), охватывает их своими ложноножками и втягивает внутрь цитоплазмы (рис. 8). Вокруг этого пищевого комочка образуется пищеварительная вакуоль, где пища переваривается. Продукты переваривания из вакуоли поступают в цитоплазму и используются на построение тела амёбы и высвобождение энергии.

Поглощение кислорода и выделение углекислого газа осуществляется всей поверхностью тела.

Выделение избытка воды и продуктов жизнедеятельности из организма амёбы происходит через сократительную вакуоль. Этот пузырек, заполненный водой и растворенными в ней углекислым газом и другими вредными веществами, сокращается с периодичностью 1-5 минут, и содержимое вакуоли выводится наружу.

Обмен веществ. Из окружающей среды в организм амёбы поступают вода, пища, кислород. В процессе жизнедеятельности амёбы пища переваривается. При этом сложные органические вещества (белки, сахара, жиры) расщепляются на более простые вещества (углекислый газ, воду и др.) и выделяется энергия. Эта 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 амёбы характерно бесполое размножение путем деления клетки надвое. Размножение начинается с изменения ядра (рис. 9). Оно вытягивается, поперечной бороздкой делится на две половинки, которые расходятся к разным полюсам клетки. Затем на теле амёбы 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 амёба делится один раз в сутки.

Образование цисты. Неблагоприятные условия (подсыхание водоема, наступление холодов) амёба переносит в состоянии цисты. При этом прекращается движение и питание амёбы, снижается интенсивность обмена веществ, она становится округлой и формирует плотную защитную оболочку.

Образование цисты чаще всего происходит осенью с наступлением холодов, а весной амёба покидает оболочку цисты. Она выпускает ложноножки и начинает вести активный образ жизни. При высыхании водоемов цисты могут разноситься ветром, и таким образом обеспечивается расселение амёб.

Амёба дизентерийная. Среди многих видов амёб следует отметить амёбу дизентерийную. Она похожа на амёбу 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. Паразит покидает цисту, внедряется в стенку кишечника, некоторое время питается содержимым кишечника, а затем его тканями. В результате образуются язвы, нарушается всасывание воды, разрушаются стенки кишечника.

Инфузории. Рассмотрев под микроскопом воду, отобранную в мелких стоячих водоемах, где встречаются амёба и многие другие протисты, можно обнаружить быстро плавающую инфузорию-туфельку длиной 0,1-0,3 мм. По форме тела она напоминает изящную дамскую туфельку, отсюда и ее название (рис. 10).

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 достигает более 10 тысяч. 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 размножении.

На одной из сторон тела туфельки есть небольшое воронкообразное околоротовое углубление, которое ведет в клеточный рот и трубчатую глотку. В организме туфельки имеется две сократительные вакуоли. Они расположены 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. Далее пищевой комочек захватывается выпячиваниями цитоплазматической мембраны и попадает в цитоплазму - образуется пищеварительная вакуоль. В цитоплазме она, увлекаемая током цитоплазмы, движется по клетке в течение 1-1,5 часа. Пища переваривается и растворенные питательные вещества поступают в цитоплазму, где и используются. Непереваренные остатки пищи через отверстие в оболочке - 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 амёбы. Кислород поглощается всей поверхностью тела и используется для окисления органических веществ. Избыток воды выводится через сократительные вакуоли, которые сокращаются попеременно каждые 20-25 секунд. Вода и растворенные в ней вредные продукты жизнедеятельности из цитоплазмы сначала поступают в приводящие канальцы, из них - в вакуоли; при сокращении вакуолей выводятся наружу. За 40-50 минут 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 и начинается с деления ядер. У инфузорий осуществляется и половой процесс, называемый конъюгация. В этом случае две особи временно прилегают друг к другу, между коньюгирующими особями образуется соединительный цитоплазматический мостик, по которому и происходит обмен частью ядерного вещества. У каждой коньюгирующей особи большие ядра 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 женское и одно мужское ядро. Далее между особями происходит обмен мужскими ядрами с последующим слиянием мужского и женского 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 клеток инфузории 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 жизнедеятельности организма.

Фитофтора. Многие из вас замечали, что в конце лета на листьях картофеля появляются бурые пятна - это отмершая ткань. По краю таких пятен с нижней стороны листа хорошо виден, особенно во влажную погоду, беловатый пушок - это следствие спороношения фитофторы.

Тело фитофторы, которая относится к грибоподобным протистам, представлено мицелием. Мицелий состоит из тонких бесцветных трубчатых нитей - гиф, не имеющих перегородок. Поэтому фитофтора представляет собой как бы одну гигантскую, часто сильно разветвленную клетку с большим количеством ядер. Мицелий проникает в клетки листа и стебля и высасывает из них питательные вещества.

Фитофтора размножается бесполым путем при помощи спор. Летом на мицелии развиваются слаборазветвленные вертикально расположенные гифы, называемые спорангиеносцами (несут спорангии). Именно спорангиеносцы высовываются из устьиц целыми пучками и образуют на нижней стороне листа картофеля тот самый беловатый пушок. На спорангиеносцах развиваются специализированные клетки - спорангии, которые имеют форму лимона (рис. 11).

Зрелые спорангии отваливаются и переносятся ветром на новый лист или с каплями дождя попадают через почву на клубни. В сырую погоду в спорангиях образуются споры с двумя жгутиками (зооспоры). Зооспоры прорастают в гифы, которые внедряются в клубень или через устьица - в ткань листа и заражают растение. В сухую погоду спорангии ведут себя как обычные споры (конидии), т.е. они отваливаются и прорастают гифами.

Фитофтора - опасный паразит картофеля и томатов. Она вызывает у этих растений болезнь под названием фитофтороз. Первые признаки фитофтороза появляются на нижних листьях в виде бурых пятен. Болезнь обычно быстро прогрессирует и в течение нескольких дней охватывает все растение: листья и стебли чернеют и засыхают. На клубнях фитофтороз проявляется в виде твердых, слегка вдавленных бурых или серых пятен неправильной формы. Позднее от пораженных мест в мякоть клубня распространяются пятна или полоски светло-коричневого цвета. Больные клубни плохо хранятся и при высадке служат основным источником инфекции на поле.

Автогетеротрофные протисты

Общая характеристика. Отличительной особенностью автогетеротрофных протистов является их способность питаться двумя способами: на свету - автотрофно, как растения, а в темноте -гетеротрофно. Это значит, что на свету они осуществляют процесс фотосинтеза и создают органические вещества. В темноте они усваивают готовые органические вещества, которые образуются в водоеме при расщеплении отмерших частей живых организмов.

Типичными представителями автогетеротрофных протистов являются эвглена зеленая и хламидомонада.

Строение и движение эвглены зеленой. Как и многие гетеротрофные протисты (амёба, инфузория-туфелька и др.), эвглена зеленая обитает в небольших пресных водоемах со стоячей водой - лужах, озерах, болотах, а также на влажной почве. В летнее время можно наблюдать, как в небольшом пруду или луже вода внезапно стала зеленой - "зацвела". Причиной этого "цветения" может быть массовое развитие эвглены. Под микроскопом в капле воды, взятой из такой лужи, можно рассмотреть ее строение.

Тело эвглены зеленой длиной около 0,05 мм, имеет вытянутую обтекаемую форму, хорошо приспособленную к движению в воде. Наружный слой цитоплазмы у эвглены уплотнен и образует оболочку - пелликулу, которая и придает телу вполне определенную форму. На переднем конце тела эвглены находится углубление (глотка). Оно является выводным каналом сократительной вакуоли. Из углубления выходит жгутик - органоид движения. Постоянно вращая жгутиком, эвглена как бы ввинчивается в воду и за счет этого плывет вперед. В цитоплазме эвглены располагаются ядро, ярко-красный светочувствительный глазок и около 20 хлоропластов, содержащих хлорофилл, и другие органеллы.

Питание. Особенностью эвглены является способность менять характер питания и обмена веществ в зависимости от условий среды обитания. На свету ей присущ автотрофный тип питания. Эвглены всегда находятся в освещенной части водоема, где более благоприятные условия для фотосинтеза. Находить освещенные места эвглене помогает светочувствительный глазок, расположенный на переднем конце тела.

Если эвглену поместить на длительное время в темноту, она теряет хлорофилл и становится бесцветной. Вследствие этого прекращается фотосинтез, эвглена начинает усваивать готовые органические вещества, т.е. питается гетеротрофно. Вот почему в водах, обогащенных органическими веществами, эвглена развивается в массовых количествах. Таким образом, эвглена переходит от автотрофного к гетеротрофному (сапротрофному) способу питания. Часто, развиваясь в загрязненных водоемах, где имеется большое количество растворенных органических веществ, эвглена сочетает оба типа питания - автотрофный и гетеротрофный. Ее способность к смешанному типу питания обеспечивает возможность выживания в различных условиях существования.

Дыхание и выделение у эвглены происходит так же, как и у других пресноводных протистов. Сократительная вакуоль, в которой скапливается избыток воды с растворенными продуктами обмена веществ, изливает свое содержимое в глотку, и затем оно выводится наружу. Этот процесс излияния происходит ритмично с периодичностью 20-30 секунд.

Размножение. Бесполое размножение эвглены начинается с деления ядра, хлоропластов, светочувствительного глазка и образования второго жгутика. Затем на переднем конце клетки между жгутиками появляется разделительная щель, которая постепенно увеличивается. В конце продольного деления дочерние клетки, связанные между собой своими задними концами, расходятся. При благоприятных условиях процесс деления клетки продолжается 2-4 часа. Половое размножение эвглены не установлено.

Неблагоприятные условия среды обитания эвглена, как и амёба, переносит в состоянии цисты.

Хламидомонада часто встречается в тех же загрязненных органическими веществами водоемах, что и эвглена. С внешней стороны клетка хламидомонады покрыта эластичной оболочкой (рис.13). В цитоплазме содержится ядро, крупный чашевидный хлоропласт, светочувствительный глазок, сократительные вакуоли. Хламидомонада подвижна благодаря наличию двух жгутиков равной длины. Наряду с автотрофным способом питания она способна поглощать через оболочку растворенные в воде органические вещества и таким образом участвовать в очищении загрязненной воды. Хламидомонада размножается бесполым и половым путем. В благоприятных условиях хламидомонада размножается делением, образуя 4 подвижные зооспоры, которые выходят из материнской клетки и превращаются во взрослые особи, которые через сутки снова способны делиться. Это бесполое размножение.

В неблагоприятных условиях (например, при подсыхании водоема, уменьшении интенсивности света) у хламидомонады происходит половое размножение. При этом ее содержимое делится на 8-16 (иногда 64) мелких подвижных половых клеток - гамет. Они попадают в воду и попарно сливаются. Так происходит оплодотворение, в результате которого образуется зигота. Она не имеет жгутиков. Зигота покрывается толстой оболочкой и падает на дно и перезимовывает. Когда условия становятся благоприятными, зигота делится, образуя четыре зооспоры, которые развивается во взрослые особи.

Автотрофные протисты

Общая характеристика. К этой группе одноклеточных и колониальных протистов относятся фотосинтезирующие организмы разных форм и размеров, подвижные и неподвижные. Способность к фотосинтезу обеспечивается наличием в их клетках пластид - хлоропластов. В условиях Беларуси широко встречаются такие автотрофные протисты, как хлорелла, плеврококк и вольвокс.

Хлорелла. Она часто встречается в пресных водоемах, на сырой земле, коре деревьев. Хлорелла - одноклеточный организм шаровидной формы. Клетка ее покрыта плотной гладкой оболочкой. В цитоплазме содержатся чашевидный хлоропласт, ядро и другие органеллы.

Размножается хлорелла бесполым путем, образуя при этом множество спор. Споры еще внутри материнской клетки покрываются собственной оболочкой и затем выходят наружу. В дальнейшем спора вырастает во взрослую особь. Половое размножение не отмечено.

Плеврококк. Этот протист встречается в виде зеленого налета на коре деревьев, стенах домов, камнях и старых заборах. Клетки плеврококка округлые, покрыты довольно толстой оболочкой, которая защищает их от высыхания. Плеврококк имеет один хлоропласт. Его клетки обычно одиночные или сросшиеся по 3 и более, часто образуют характерные пакетики (рис. 16). Для него характерно только бесполое размножение, т.е. путем деления клетки надвое. Оболочки материнских клеток могут срастаться с дочерними. Часто в результате деления в одном направлении образуются нити.

Вольвокс. В небольших пресноводных водоемах (прудах, озерах) встречаются плавающие зеленые шарики диаметром 1-2 мм. Это вольвокс. При рассмотрении под микроскопом видно, что он образован множеством отдельных клеток, расположенных по периферии в один слой. Число их колеблется от 500 до 60 000.

Клетки - это отдельные организмы, объединенные в колонии. Клетки вольвокса похожи на хламидомонаду. Они имеют по два жгутика. Согласованная работа жгутиков обеспечивает вращательное (волчкообразное) движение колонии (отсюда и название этого организма: вольвокс означает волчок).

Основная масса колонии состоит из полужидкого студенистого вещества, которое образовалось в результате ослизнения клеточных стенок. Наружный слой студенистого вещества более плотный, что придает всей колонии определенную форму.

В колонии вольвокса отдельные особи изолированы не полностью одна от другой. Они сращены своими боковыми стенками и соединены между собой тонкими цитоплазматическими мостиками.

Для вольвокса характерна дифференцировка, или специализация клеток в колонии. Одни из них вегетативные, не способные к размножению, другие - репродуктивные, т.е. клетки бесполого размножения. В вольвоксе репродуктивных клеток немного (4-10). В летнее время эти клетки многократно делятся и образуют несколько новых дочерних колоний внутри материнской. Когда размеры дочерних колоний увеличиваются настолько, что не могут поместиться внутри материнской, последняя разрывается и погибает, а дочерние колонии выходят наружу.

При половом размножении в генеративных клетках колонии развиваются гаметы, в результате слияния которых образуется зигота. После периода покоя из зиготы после ряда последовательных делений развивается новая колония.

Наличие таких организмов, как вольвокс, со специализированными клетками, выполняющими разные функции, дает основание предполагать, что развитие многоклеточных организмов от одноклеточных могло идти через колониальные формы.

Значение протистов. Автотрофные протисты в процессе фотосинтеза создают органические вещества и поэтому являются кормом для многих водных животных. Они обогащают среду обитания кислородом и регулируют содержание в ней углекислого газа.

Многие протисты (эвглена, хламидомонада и др.) являются активными санитарами загрязненного водоема, в том числе хозяйственных и бытовых стоков городской канализации.

Большое значение в природе и хозяйственной деятельности человека имеет хлорелла. Быстрое размножение и высокая интенсивность фотосинтеза (примерно в 3-5 раз выше, чем у наземных растений) приводят к тому, что за сутки масса хлореллы увеличивается более чем в 10 раз. При этом в клетках накапливаются белки (до 50% сухой массы клетки), сахара, жиры, витамины и др.

Способность хлореллы в процессе фотосинтеза интенсивно поглощать углекислый газ и выделять кислород делает возможным использование ее для восстановления воздуха в замкнутых пространствах космических кораблей и подводных лодок.

Некоторые протисты являются паразитами. Вы уже познакомились с некоторыми из них - дизентерийной амёбой, фитофторой. Малярийный плазмодий является возбудителем малярии - тяжелого заболевания человека. Вместе со слюной комара паразит попадает в кровь, где разрушает кровяные тельца. Это вызывает у человека приступ лихорадки с повышением температуры до 40°С и выше, головную боль, озноб. Малярия - болезнь преимущественно теплых стран, где есть условия для развития малярийного комара (влажный, теплый климат, наличие водоемов и др.). В последние десятилетия в Беларуси заболевание малярией практически не наблюдается.

Египетские пирамиды в древнем мире считались одним из семи чудес света. Эти грандиозные, но изящные каменные сооружения до сих пор вызывают восхищение у всех, кто их видел. Пирамида Хеопса, высотой около 150 м и с основанием в форме квадрат 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 известняковый 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). Следовательно, 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 известняковых панцирей других видов протистов - кокколитофорид. В 1 см писчего мела содержится несколько десятков миллиардов кокколит. Подсчитано, что одна черта, проведенная мелом на классной доске, содержит в себе остатки многих миллионов ископаемых протистов. А такие полудрагоценные камни, как яшмы, опалы и халцедоны, состоят преимущественно из скелетов радиолярий. Эти протисты выглядят под световым микроскопом как сказочные царские короны, великолепные вазы, хорошо ограненные драгоценные камни. Никакие другие живые существа не достигают такого великолепия, как радиолярии.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+