§ 12. Строение и жизнедеятельность кишечнополостных

Определения и обозначения

Кишечнополостные — водные многоклеточные животные с лучевой симметрией тела и кишечной полостью. Лучевая симметрия означает, что части тела расположены вокруг центральной оси, а не разделяются только на правую и левую стороны. Благодаря такому устройству животное может воспринимать происходящее с разных направлений. К этой группе относятся, например, гидры и медузы.

Стрекательная клетка — клетка, содержащая капсулу с нитью, которая служит для нападения и защиты. При раздражении нить быстро выбрасывается наружу и помогает удержать добычу или отпугнуть врага. Такие клетки особенно важны на щупальцах, соприкасающихся с добычей. Они не переваривают пищу, а помогают её захватить.

Полип — малоподвижная форма кишечнополостного с цилиндрическим телом и ротовым отверстием, обращённым вверх. Обычно он прикреплён к подводному предмету или грунту, а щупальца окружают рот. Такая форма позволяет ловить проплывающую рядом добычу. Пример полипа — пресноводная гидра.

Медуза — свободноплавающая форма кишечнополостного с зонтиковидным телом и ротовым отверстием, обращённым вниз. Сокращая края зонтика, она передвигается в воде, а щупальца помогают ловить добычу. Это определение позволяет отличить медузу от прикреплённого полипа. У некоторых кишечнополостных обе формы встречаются в разные периоды жизни.

Как это устроено

Тело кишечнополостного обладает лучевой симметрией, потому что животное может получать пищу и встречать опасность с разных сторон. У прикреплённого организма нет постоянного направления движения, поэтому ему полезно воспринимать воздействия вокруг себя. Два слоя клеток выполняют разные задачи: наружный взаимодействует с окружающей средой, а внутренний обращён к кишечной полости. Такое разделение помогает телу одновременно защищаться и перерабатывать пищу.

Рот ведёт в кишечную полость, куда попадает проглоченная добыча. Там пища сначала расщепляется вне клеток: пищеварительные вещества разбирают её на более мелкие части. Затем клетки внутреннего слоя захватывают частицы и завершают переваривание внутри себя. Отдельного отверстия для удаления остатков нет, поэтому они выходят через рот; один вход выполняет сразу две функции.

Стрекательные клетки сосредоточены главным образом на щупальцах, потому что именно ими животное касается добычи или возможного врага. Выброшенная из капсулы нить помогает удержать добычу и доставить её ко рту. Это способ захвата пищи, а не её переваривания. Перевариванием занимаются клетки внутреннего слоя, так что эти функции важно различать.

Нервная система кишечнополостных представляет собой сеть клеток, расположенную по телу. Когда одна часть тела получает сигнал, он распространяется по сети и вызывает ответ в других клетках. Поэтому животное может согласованно сокращать тело или щупальца, хотя у него нет мозга и центрального узла управления. Простая сеть подходит организму, которому нужно реагировать на воздействия в разных направлениях.

Полип и медуза различаются формой тела, подвижностью и направлением ротового отверстия, потому что приспособлены к разному образу жизни. Полип обычно прикреплён и ловит добычу щупальцами вокруг рта, направленного вверх. Медуза свободно плавает, имеет зонтиковидное тело и рот, обращённый вниз. У некоторых видов эти формы сменяют друг друга: такое чередование связывает разные способы размножения и помогает расселению.

Сравнение полипа и медузы

Сравнивайте формы по каждому признаку в отдельной строке: так легче заметить, какие особенности связаны с образом жизни. Для полипа характерно прикрепление, а для медузы — плавание в толще воды. Таблица показывает типичные различия, но не означает, что жизненный цикл каждого вида обязательно включает обе формы.

Разбор задач

У гидры обнаружены рот, щупальца и полость внутри тела. Нужно объяснить, как в ней происходит переваривание пищи. Для этого проследим путь добычи от захвата до удаления остатков. Важно отдельно назвать этапы вне клеток и внутри клеток.

1. Щупальца захватывают добычу, а стрекательные клетки помогают её удержать. Затем пища поступает через рот в кишечную полость. Рот служит входом для пищи.
2. В полости пища начинает расщепляться под действием пищеварительных веществ. Этот этап называют внеклеточным, потому что он происходит вне клеток. Более мелкие частицы становятся доступными для клеток внутреннего слоя.
3. Клетки внутреннего слоя поглощают частицы и продолжают их расщеплять внутри себя. Это внутриклеточное пищеварение. Оно завершает обработку пищи.
4. Непереваренные остатки возвращаются в кишечную полость и удаляются через рот. Отдельного анального отверстия у гидры нет. Значит, пищеварение включает два этапа и завершается выведением остатков через тот же рот.

Ответ: пища сначала переваривается в кишечной полости вне клеток, затем — внутри клеток внутреннего слоя; остатки выводятся через рот. Так мы проследили весь путь пищи, не смешивая захват добычи с её перевариванием. Стрекательные клетки помогают поймать добычу, но не выполняют пищеварительную функцию.

Животное прикреплено к субстрату, имеет цилиндрическое тело, а его рот окружён щупальцами и направлен вверх. Требуется определить форму тела и обосновать выбор по нескольким признакам. Не следует опираться только на один признак, если описание даёт сразу несколько. Сопоставим каждый из них с признаками полипа и медузы.

1. Прикреплённый образ жизни характерен для полипа. Медуза, напротив, свободно плавает. Уже этот признак указывает на полипа.
2. Цилиндрическое тело также соответствует строению полипа. У медузы тело зонтиковидное. Поэтому форма тела подтверждает первое наблюдение.
3. Ротовое отверстие направлено вверх и окружено щупальцами. Такое расположение характерно для полипа, щупальца которого находятся вокруг рта. Все признаки согласуются между собой.

Ответ: это полип, потому что животное прикреплено, имеет цилиндрическое тело и рот, направленный вверх. Обоснование опирается на совокупность признаков, а не на один случайный факт. Для медузы ожидались бы свободное плавание и зонтиковидное тело.

В жизненном цикле кишечнополостного чередуются прикреплённая бесполая и свободноплавающая половая формы. Нужно определить, какая из них является полипом, а какая медузой, и объяснить значение чередования. Сначала сопоставим подвижность с определениями двух форм. Затем свяжем формы с указанными способами размножения.

1. Прикреплённая форма с бесполым размножением соответствует полипу. Это малоподвижная форма, обычно связанная с субстратом. Она может образовывать новые организмы без слияния половых клеток.
2. Свободноплавающая форма с половым размножением соответствует медузе. Её подвижность позволяет перемещаться в воде. У медузы формируются половые клетки.
3. Чередование соединяет два способа размножения и разные условия жизни. Полип может увеличивать число особей на подходящем месте, а медуза способствует расселению. Это помогает виду сохраняться и распространяться.

Ответ: прикреплённая бесполая форма — полип, свободноплавающая половая — медуза. Чередование позволяет сочетать размножение на месте с расселением. Оно характерно не для всех кишечнополостных, поэтому нельзя переносить эту схему на каждый вид.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что у кишечнополостных есть отдельное анальное отверстие. Её допускают, перенося на этих животных устройство пищеварительной системы более сложных организмов. Проверьте себя вопросом: сколько отверстий соединяет кишечную полость с внешней средой? Оно одно — рот, через него пища входит, а остатки выходят.

Ошибка — называть стрекательные клетки пищеварительными. Их легко перепутать, потому что они участвуют в получении пищи: помогают захватить добычу. Но захват не равен перевариванию, и стрекательная клетка не расщепляет пищу. Проверка простая: капсула с нитью нужна для нападения и защиты, а пищу переваривают в полости и клетках внутреннего слоя.

Ошибка — полагать, что у каждого кишечнополостного обязательно есть и полип, и медуза. Некоторые известные жизненные циклы включают обе формы, поэтому их особенности могут казаться общим правилом. Однако жизненные циклы разных видов различаются, и у части видов одна форма может отсутствовать. Проверяйте описание конкретного животного, а не переносите на него схему другого вида.

Ошибка — считать нервную систему кишечнополостных мозгом. Так думают, потому что сигналы по телу распространяются и вызывают согласованные движения. Но наличие реакции ещё не означает, что существует центральный орган управления. У кишечнополостных нервные клетки образуют сеть без мозга и центрального узла; это и нужно указать в ответе.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, чем многоклеточные животные отличаются от одноклеточных, и представлять уровни организации тела. Понятие симметрии помогает объяснить, почему части тела кишечнополостного расположены вокруг оси. Эти знания связывают строение организма с тем, как он взаимодействует со средой. Они также помогают сравнивать животных разных групп.

Тема пригодится при изучении разнообразия беспозвоночных и сравнении их пищеварения и размножения. Например, у кишечнополостных пища проходит через полость с одним отверстием, а пищеварение включает внеклеточный и внутриклеточный этапы. Сравнение жизненных циклов показывает, что животные могут размножаться разными способами и менять форму тела. Так легче увидеть общие черты и различия между группами.

Что запомнить

• Кишечнополостные — водные животные с лучевой симметрией.
• Их тело образовано наружным и внутренним слоями клеток.
• Кишечная полость имеет одно отверстие — рот.
• Пища переваривается сначала в полости, затем внутри клеток.
• Стрекательные клетки участвуют в захвате добычи и защите.
• Нервная система имеет вид сети.
• Полип обычно прикреплён, а медуза свободно плавает.