Строение и размножение инфузории-туфельки

Инфузории-туфельки относятся к классу наиболее высокоорганизованных простейших микроорганизмов. Они обитают в стоячих мелких водоемах. Если сравнивать их с другими группами простейших, то у инфузорий более сложное строение.

Особенности микроорганизмов

Класс инфузории-туфельки считается одним из наиболее высокоорганизованных. Они являются достаточно крупными: их размер может достигать 0,5 мм. Название они получили благодаря своей форме, по внешнему виду напоминающей подошву туфли.

Инфузории-туфельки всегда находятся в движении. При этом они плавают тупым концом вперед. Скорость их передвижения велика - порядка 2,5 мм в секунду. Это значит, что они преодолевают расстояние, в 5-10 раз превышающее длину их собственного тела. При этом траектория их движения весьма специфична: они не только движутся прямо, но и совершают вращательные движения вдоль продольной оси вправо.

Развести эти микроорганизмы можно в небольших аквариумах. Для этого достаточно залить обычное луговое сено водой из пруда. В такой настойке образуется масса простейших микроорганизмов. Как правило, под микроскопом может быть обнаружена и инфузория-туфелька. Фото этого микроорганизма дают возможность понять, почему ему дали такое название.

Обеспечение движения

Тело указанных микроорганизмов вытянуто и внешне похоже на подошву туфли-лодочки. Передний конец узкий, наиболее широкой частью является задняя треть. Тело равномерно покрыто ресничками, которые расположены рядами. На теле данных микроорганизмов их насчитывается порядка 10 тысяч. Все они работают синхронно – совершают волнообразные движения. Двигаются инфузории благодаря этим слаженным движениям.

Каждая ресничка при комнатной температуре совершает порядка 30 веслообразных движений в секунду. Колебательная волна начинается с передней части тела и идет назад. Одновременно вдоль тела данного микроорганизма осуществляется 2-3 волны сокращений. Все реснички представляют собой единое функциональное целое – их действия скоординированы между собой, это уже давно подтвердила наука биология. Инфузория-туфелька может двигаться в разных направлениях и с различной скоростью. Она может реагировать на перемены во внешней среде, меняя направление движения.

Внешние особенности

Одну из сторон туловища инфузорий биологи условно называют брюшиной. На этой части внутрь уходит глубокий желоб. Он является околоротовым отверстием и называется перистом. В его задней части находится рот и глотка. На стенках перистома реснички более длинные. Это специальный ловчий аппарат, который загоняет пищу в ротовое отверстие инфузории-туфельки.

Внешний покров микроорганизма – это клеточная мембрана, являющаяся тонкой эластичной оболочкой. Именно она обеспечивает постоянную форму тела, которой отличается от иных групп простейших инфузория-туфелька. 7 класс в школах как раз занимается изучением данных микроорганизмов. Именно в это время дети узнают, что каждая ресничка имеет достаточно сложное строение.

Структура

При детальном рассмотрении инфузории-туфельки можно увидеть, что ее тело четко разделяется на два слоя. Наружный покров является более светлым. Его называют эктоплазмой. Внутренний слой более темный, он отличается зернистым строением. Именуют его эндоплазмой. Поверхностный слой эктоплазмы – это оболочка, которая отвечает за то, что всегда одной формы инфузория-туфелька. Фото, сделанное под электронным микроскопом, позволяет разглядеть плотную оболочку, которую называют пелликулой.

В наружном слое между ресничками находятся перпендикулярные палочки. Они называются трихоцисты и выполняют защитную функцию. При раздражении трихоцисты резко с силой выбрасываются наружу, образуя тонкие длинные нити. С их помощью поражается хищник, пытавшийся напасть на туфельку. На месте использованных трихоцист вырастают новые.

Особенности питания

Класс инфузории-туфельки считается одним из наиболее прожорливых. Процесс питания у них прекращается лишь во время размножения. Ротовое отверстие у этих микроорганизмов всегда открыто. Поэтому поток пищевых частиц, которые попадают в рот, практически не прерывается.

Во время движения реснички создают вокруг тела инфузории постоянный ток воды. С ним пища попадает через ротовое отверстие в глотку и скапливается на ее дне. Вместе с незначительным количеством воды пищевые частицы отходят от дна глотки и переходят в цитоплазму. При этом образуется пищеварительная вакуоль. Отделившись от глотки, она на протяжении часа проделывает по телу инфузории определенный путь.

Сначала вакуоль перемещается в сторону задней части тела. После этого, описав небольшую дугу, начинает движение к переднему краю. Затем вакуоль начинает перемещаться по периферии тела.

Завершается переработка пищи в теле данных микроорганизмов в определенном месте. Именно там непереваренные остатки выходят наружу. Этим различаются между собой такие микроорганизмы, как инфузория-туфелька, эвглена зеленая, амеба. У первой из них есть точно определенное место, в котором происходит процесс выделения. Это так называемая брюшная стенка. А вот, например, у амебы процесс дефекации может проходить в любом месте.

Процесс переработки пищи

Во время перемещения в вакуоль постоянно поступают пищеварительные ферменты, а переваренная еда уже всасывается в цитоплазму. Несколько этапов в процессе пищеварения выделяет биология. Инфузория-туфелька после образования специальной вакуоли начинает вырабатывать специальные ферменты.

Если в первые моменты содержимое органа пищеварения не отличается от окружающей среды, то спустя некоторое время оно меняется. Среда в вакуоле становится кислой – начинается процесс пищеварения. После этого картина меняется. Внутри вакуолей среда становится слабощелочной. Эти условия необходимы для продолжения пищеварения. Соотношение длительности кислой и щелочной фаз может варьироваться в зависимости от характера пищи. Но как правило, первая часть составляет не более ¼ от всего срока переваривания пищи. Процесс поглощения пищи прекращается в то время, когда происходит размножение инфузории-туфельки.

Выделительная система

В организме инфузории-туфельки находятся не только пищеварительные вакуоли. Есть еще и специальные выделительные органы. Они называются сократительными вакуолями. У всех инфузорий можно обнаружить по два таких выделительных органа: один находится в первой, а второй – в последней трети туловища. Каждый из них имеет особое строение.

Вакуоли состоят из центрального резервуара и подходящих к ним приводящих каналов. Цикл их работы начинается с заполнения жидкостью радиально расположенных каналов. Их содержимое переливается в резервуар, а из него через особую пору оно выходит наружу.

В это время каналы вновь начинают наполняться жидкостью. При этом передняя и задняя вакуоли сокращаются по очереди. Интенсивность их работы зависит от условий внешней среды. При комнатной температуре этот цикл проходит за 10-15 секунд.

Функциональные особенности

Как и у других простейших микроорганизмов, у инфузории-туфельки есть клеточное ядро. Но по строению оно заметно отличается. Ядерный аппарат примечателен тем, что у инфузорий два разных типа ядер. Это одно из основных их отличий от прочих микроорганизмов. В центре тела (в районе перистома) расположено большое ядро. Оно обычно бывает яйцевидной формы. Его еще называют макронуклеус. Близко возле него находится другое ядро, которое в несколько раз меньше его по размеру. Его называют микронуклеус. Но различие состоит не только в размерах, заметно разнится и их структура.

В макронуклеусе число хромосом в несколько сотен раз больше, чем в микронуклеусе. Поэтому и количество хромосомного вещества (хроматина) в них значительно различается. Кстати, изучая размножение инфузории-туфельки, можно узнать, что в этом процессе участвуют оба ядра.

Для получения потомства достаточно всего одного микроорганизма. Но при определенных условиях начинается процесс конъюгации. Так называют половое размножение инфузорий-туфелек. Стоит отметить, что процесс этот достаточно длительный.

Бесполое размножение

Опытным путем был изучен способ размножения инфузории-туфельки. При пересаживании одной особи в отдельный аквариум через сутки там уже можно найти 2 или 4 микроорганизма. Период активного плавания и питания завершается тем, что тело инфузории вытягивается в длину. Точно посередине появляется углубляющая перетяжка, которая и служит местом разделения одного микроорганизма на два. Весь процесс деления при благоприятных условиях длится порядка часа.

Бесполое размножение инфузории-туфельки проходит следующим образом: еще до того как на теле появляется перетяжка, ядерный аппарат начинает удваиваться. Первыми делятся микронуклеусы, затем черед доходит до макронуклеусов. При этом процесс деления малого ядра напоминает митоз, а большого – амитоз.

Во время данного процесса идет заметная глубокая перестройка тела. Образуются две глотки, два ротовых отверстия и два перистома. Также делятся и базальные ядра укрывающих тело ресничек. Благодаря этому тела образованных особей плотно ими укрыты.

Половое размножение

В некоторых случаях можно наблюдать процесс конъюгации. Это половое размножение инфузории-туфельки. Происходит оно следующим образом: два микроорганизма плотно сближаются, прикладываясь друг к другу брюшными стенками. В таком виде они продолжают плавать около 12 часов. Затем они расходятся. При этом в теле инфузорий большое ядро распадается и постепенно растворяется в цитоплазме. Микронуклеусы вначале делятся, но часть образованных при этом ядер практически сразу распадается. В каждой инфузории, участвующей в процессе, остается по 2 ядра. Одно из них остается на месте, а другое перемещается в партнера и сливается с тем ядром, которое уже имела инфузория-туфелька.

Форма размножения, проходящая таким образом, обеспечивает перекрестное оплодотворение. Сливаются половые ядра клеток. В результате в инфузории образовывается особая структура, называемая синкарион. Это сложное ядро, которое делится один или несколько раз и превращается в макронуклеусы. После восстановления нормального ядерного аппарата инфузорий продолжается процесс бесполого размножения.

Важно понимать, что такой способ размножения инфузории-туфельки приводит не к увеличению популяции, а к повышению наследственного многообразия.