Раздел II. Зоология с основами экологии

Лабораторная работа №4 «Одноклеточные животные»

Подцарство простейших Protozoa

К подцарству простейших относятся микроскопические животные, по строению сходные с клеткой многоклеточных животных. Тело простейших состоит из цитоплазмы, ядра и нескольких органелл. В то же время эти клетки являются вполне самостоятельными организмами. В настоящее время это подцарство включает в себя 5 типов: саркомастигофоры (Sarcomastigophora), апикомплексы (Apicomplexa), миксоспоридии (Mixozoa), микроспоридии (Microspora), инфузории (Ciliophora).

ИЗУЧЕНИЕ САРКОДОВЫХ

Цель работы: выяснить особенности организации простейших подтипа саркодовых, их разнообразие.

Материал и оборудование: микроскопы, пипетки, предметные и покровные стёкла, салфетки, вода, йод, тушь, культура свободноживущих простейших, песок с фораминиферами, постоянные препараты, препаро-вальные иглы.

Вводные замечания к лабораторной работе

К саркодовым относят животных с голым лишенным оболочки телом и псевдоподиями в качестве органелл движе­ния и захвата пищи. В наших пресных водоемах доступны для наблюдения представители классов корненожек (Rhizopoda) и солнечников (Heliozoa). Корненожки включают в себя отряд амебовых (Amoebina), раковинных амёб (Testacea) и форами­нифер (Foraminifera). Амёбовые объединяют саркодовых с ме­няющейся формой тела и лишённых раковины. Раковинные амёбы отличаются наличием однокамерной раковины органи­ческого происхождения. У фораминифер раковина бывает многокамерной, пропитана углекислой известью и несет мно­гочисленные поры, через которые выходят нитевидные псев­доподии. Солнечники (Heliozoa) – это пресноводные саркодо­вые с постоянной формой тела.

1. Форма тела, органеллы и движение амёбы

Пресноводные амёбы обитают в небольших водоемах с илистым дном. Amoeba proteus достигает размеров 200-500 мкм и характеризуется наличием многочисленных лопастных псевдоподий. Псевдоподии быстро меняют свою форму и размеры, иногда ветвятся и часто исчезают совсем. Снаружи амёба покрыта только плазмалеммой. Цитоплазма амёбы отчётливо подразделяется на две зоны. Непосредственно под плазмалеммой залегает прозрачный слой цитоплазмы, лишённой каких-либо включений – эктоплазма. Внутренняя масса клетки представлена так называемой эндоплазмой, которая содержит все клеточные органоиды и разнообразные включения. В эндоплазме наблюдаются разнообразные токи и течения, в которые вовлекаются все органоиды и включения. Движение самой особи осуществляется путём выпячивания псевдоподии и перетекания в неё цитоплазмы. Одновременно с противоположного конца клетки одна или несколько псевдоподий сокращаются.

Рис. Amoeba proteus, внешний вид:

1 - пищеварительная вакуоль, 2 – псевдоподии,3 - сократительная вакуоль, 4 – эктоплазма,5 – эндоплазма, 6 - ядро

Движение сопровождается попеременной сменой агрегатных состояний цитоплазмы: золя и геля. В первом состоянии она отличается повышенной текучестью, а во втором – повышенной плотностью. Сталкиваясь с кормовыми частицами: бактериями, водорослями, мелкими простейшими, амёба образует на поверхности так называемую пищевую чашечку, края которой обволакивают объект и смыкаются, образуя пищеварительную вакуоль. Дефекация может происходить в любой части поверхности клетки.

Осморегуляторный аппарат амёбы представлен одной сократительной вакуолью, которая имеет вид прозрачного пузырька правильной округлой формы. Размеры вакуоли подвержены циклическим изменениям с периодом 5-8 минут. Наполнение пузырька жидкостью называется диастолой, а резкое сокращение, сопровождающееся выбросом жидкости через временно образующееся отверстие – систолой.

Ядро амёбы имеет овальную или палочковидную форму, меняет свое положение и различимо лишь при специальном окрашивании. К другим включениям, заполняющим эндоплазму, относятся гранулы резервных полисахаридов, липидные капли и многочисленные кристаллы. Обитает амёба в пресных водоёмах, где ползает по дну среди органических остатков. Размножается только путём деления надвое. Вначале делится ядро и затем происходит цитокинез.

Ход работы:

1. Культуральную жидкость, содержащую амёб, с помощью пипетки поместить на предметное стекло и накрыть покровным стеклом.

2. Рассмотреть движение амёб под малым увеличением (8х).

3. Изучить детали внутреннего строения с объективом (20х).

4. Рассмотреть амёб на постоянном препарате, зарисовать.

Обозначить: пищеварительные вакуоли, псевдоподии, сократительную вакуоль, эктоплазму, эндоплазму, ядро.

ИЗУЧЕНИЕ ЖГУТИКОНОСЦЕВ

Цель работы: выяснить особенности организации простейших подтипа жгутиконосцев.

Материал и оборудование: микроскопы, пипетки, предметные и покровные стёкла, салфетки, вода, культура свободноживущих простейших, живая лягушка, физиологический раствор, часовые стекла, постоянные препараты эвглены, опалины, трипаносомы и вольвокса, препаровальные иглы.

Вводные замечания к лабораторной работе

К жгутиконосцам относятся простейшие, обладающие постоянной формой тела и жгутиком, функционирующим в качестве органеллы движения. Размножаются жгутиконосцы путём продольного деления, а половой процесс (при наличии его) проходит в форме копуляции.

Форма тела и движение эвглены

Эвглена (Euglena viridis) относится к подтипу жгутиконосцев (Mastigophora), обладающих пелликулой, по сути являющейся наружным слоем более уплотненной эктоплазмы.

Тело эвглены имеет веретеновидную форму, но под механическим воздействием может видоизменяться, а после прекращения воздействия восстанавливаться.

Наблюдения над живыми эвгленами лучше проводить с добавлением 3%-ого раствора подогретой желатины, что замедляет их движение и позволяет рассмотреть внутреннее строение. Органеллами питания эвглены служат хроматофоры, которые содержат хлорофилл, имеют овальную или кольцеобразную форму и разбросаны по всей цитоплазме. На свету они синтезируют углевод парамилон, который накапливается в виде многочисленных зёрен в качестве запасного питательного вещества. Помимо этого, эвглена способна осмотически всасывать растворённые органические вещества – голозойное питание. Такое смешанное питание называется миксотрофией.

Сократительная вакуоль расположена на переднем конце тела, поблизости от основания жгутика и состоит из центральной, пульсирующей вакуоли и расположенных вокруг неё мелких приводящих вакуолей. Вода собирается из цитоплазмы в приводящие вакуоли, направляется в центральную вакуоль и выводится наружу через специальный канал и жгутиковый резервуар. Рядом с резервуаром расположено красноватое тельце – светочувствительная органелла, стигма. Стигма позволяет эвглене ориентироваться в пространстве по степени освещённости.

Ядро эвглены имеет шаровидную форму и расположено в задней части тела. На живом препарате можно различить лишь место расположения ядра, так как здесь нет хроматофоров, и оно светлее окрашено. Окрашивание может сделать ядро видимым.

Движение эвглены осуществляется с помощью жгутика – нитевидного выроста на переднем конце тела. Жгутик продолжается в расположенное в переднем конце углубление, резервуар, ко дну которого он прикреплён с помощью базального тела или кинетосомы. Жгутик штопорообразными движениями как бы ввинчивается в воду и увлекает за собой всё тело. Скорость движения эвглены невелика, 150-235 микрон в секунду. При движении эвглены жгутик обнаружить трудно, поэтому эвглену надо зафиксировать спиртовым раствором йода. Можно прибавить несколько капель спирта и рассмотреть уже высушенный препарат без покровного стекла при большом увеличении.

Ход работы: 1. На временном препарате рассмотреть живых эвглен, сначала при малом увеличении, затем при большом увеличении микроскопа. Для замедления движения эвглен добавить каплю подогретого до 22-240 С желатина; чтобы увидеть жгутик следует добавить каплю йода, при этом эвглены погибнут, но жгутик и парамиловые зерна станут окрашены и будут хорошо различимы. 2. Рассмотреть постоянный микропрепарат эвглены, зарисовать под большим увеличением микроскопа.

Обозначить: жгутик, зерна парамилона, сократительную вакуоль, стигму, хроматофоры, ядро.

ИЗУЧЕНИЕ ИНФУЗОРИЙ

Цель работы: выяснить особенности организации инфузорий.

Материал и оборудование: микроскопы, предметные и покровные стёкла, пипетки, вата, фильтровальная бумага, раствор поваренной соли, раствор уксуса, раствор туши, фильтровальная бумага, постоянные препараты с инфузориями, разводки простейших.

Вводные замечания к лабораторной работе

Инфузории – наиболее сложно устроенные простейшие: тело обладает определенной форме, благодаря пелликуле, снабжено многочисленными ресничками, в качестве органелл движения и включает два или несколько ядер, различающихся по форме и функциям. Половой процесс осуществляется в форме конъюгации. Все виды инфузорий гетеротрофы, в основном свободно живущие, обильно представлены в морской, пресноводной и почвенной фауне.

Внешний вид и строение инфузории-туфельки.

Инфузория-туфелька имеет вытянутое в длину ассиметричное тело. Более узкий передний конец плавно закруглён. По направлению к заднему концу тело постепенно расширяется, достигая максимальной ширины в задней трети. Самый задний участок относительно резко сужается. По сравнению с передним концом тела задний конец кажется заострённым. По одной стороне передних 2/3 тела тянется хорошо заметная и довольно узкая бороздка, именуемая перистомом. Перистом расположен не строго продольно, а слегка наискось, по спирали. Начинается он у самого переднего конца, а заканчивается уже за серединой тела. На заднем конце перистома находится небольшое углубление вестибулум (преддверие). Преддверие сужается, образуя клеточную глотку – цитофаринкс. На дне последнего располагаются клеточный рот (цитостом) и окружающие его специализированные структуры. Поверхность, несущая перистом и вестибулум, традиционно обозначается как вентральная. Противоположная, более ровная сторона считается дорзальной.

Цитостом – небольшой участок покровов клетки, где цитоплазма ограничена только поверхностной мембраной. В нем полностью отсутствуют элементы кортикального цитоскелета и пелликулы. Соответственно, только в этой зоне и может происходить впячивание поверхностной мембраны вглубь цитоплазмы в процессе образования пищеварительной вакуоли.

По сторонам от цитостома располагаются специализированные элементы околоротовой цилиатуры. На сильно придавленных, но ещё живых клетках хорошо удаётся рассмотреть ундулирующую мембрану парорале. Она имеет вид не очень длинной пластинки, которая совершает быстрые колебательные движения. Остальные структуры околоротовой цилиатуры на временных препаратах увидеть не удаётся. Собственно цитостом у живых клеток не виден, но место его расположения можно идентифицировать по образованию пищеварительной вакуоли. Особенно хорошо это заметно, если в культуру добавлена тушь. На дне вестибулума появляется глубокое впячивание, в которое биением мембраны и других элементов околоротовой цилиатуры загоняются частицы туши. Сначала впячивание имеет трубчатую форму, но потом становится сферическим, отделяется и становится пищевой вакуолью. На её месте через минуту формируется новая вакуоль. У инфузорий, «накормленных» тушью, пищеварительные вакуоли окрашены в чёрный цвет и по их движению хорошо заметен циклоз в клетке.

Рис. Внешний вид Инфузория туфелька

Вакуоли движутся вначале назад, потом вдоль дорзальной поверхности к переднему концу и снова к заднему, где за вестибулумом расположен цитопрокт (клеточная порошица), через который происходит удаление непереваренных остатков пищи. Внутри вакуолей реакция рН меняется с щелочной на кислую, но к моменту дефекации снова становится щелочной.

Осморегуляторный аппарат инфузории состоит из двух сократительных вакуолей с приводящими каналами. Их местоположение не меняется: один выделительный комплекс находится в переднем конце, второй – в заднем. Работают сократительные вакуоли в противофазе. В то время как один резервуар сокращается (систола) и выталкивает жидкость через экскреторную пору, второй заполняется (диастола). Вначале наполняются приводящие каналы. Из заполненных каналов жидкость поступает в резервуар, который быстро увеличивается в размерах и превращается в хорошо заметный прозрачный пузырёк округлой формы.

Ядерный аппарат P. caudatum представлен одним крупным макронуклеусом (Ма) и одним маленьким микронуклеусом (Мi). Большое ядро регулирует процессы обмена веществ и обмена. Микронуклеус играет ведущую роль в половом процессе. У живых инфузорий в центральной части можно увидеть лишь место расположения Ма в виде светлого гомогенного пятна. Инфузории, имеющие более одно ядра называются полиэнергидными.

В кортикальной зоне цитоплазмы инфузорий залегают многочисленные трихоцисты. Для того, чтобы рассмотреть их работу, препараты необходимо обработать 2-процентным уксусом. При механическом или химическом раздражении трихоцисты выпускают длинные затвердевающие в воде нити.

Ход работы:

1. Рассмотреть форму тела и движение инфузории-туфельки. 2. Рассмотреть при большом увеличении микроскопа ресничный покров, зафиксировав парамеций йодным раствором. 3. Привести трихоцисты в действие под влиянием раствора уксусной кислоты и зарисовать. 4. Изучить процесс захвата пищи и образования пищевых вакуолей на временном препарате с добавлением туши.

Обозначить: выброшенные непереваренные остатки, макронуклеус, микронуклеус, перистом, пищеварительные вакуоли, реснички, сократительную вакуоль, трихоцисты, глотку.

Лабораторная работа №5 «Анамнии – низшие позвоночные»

Цель работы: изучить признаки, характеризующие хордовых как наибо­лее высокоорганизованный тип животного мира, отметить признаки, отражающие родство хордовых с другими группами животного мира. На примере классов рыб изучить характерные черты подтипа позво­ночных.

Содержание: В ходе экскурсии в зоологический музей познако­миться с многообразием рыб и их приспособлениями к водному обра­зу жизни. Изучить ихтиофауну родного края. Роль учителя в охра­не рыбных богатств.

Тип Хордовых объединяет животных разнообразных по внешнему виду, образу жизни и условиям обитания. Тип Хордовых делят на три неравноценных подтипа: оболочники, бесчерепные и позвоночные. Меньший по объему, наиболее древний и примитивный подтип - бес­черепные, у которых впервые появилась хорда. Самый организован­ный подтип - позвоночные, куда относится большинство современных животных, в том числе и человек.

Для Хордовых характерны общие черты организации:

1.Наличие в течение всей жизни или на одной из фаз развития спинной струны - хорды, играющей роль внутреннего скелета. У большинства позвоночных животных в ходе индивидуального разви­тия хорда замещается позвоночным столбом, состоящим из отдель­ных позвонков.

2.Центральная нервная система имеет вид трубки. Она эктодермального происхождения, лежит над хордой.

3.Передний отдел пищеварительной трубки – глотка - открывается наружу жаберными отверстиями и выполняет две функции: участка пищеварительного тракта и органа дыхания. У водных позвоночных животных на перегородках между жаберными ще­лями развиваются жабры. У наземных позвоночных жаберные щели образуются у зародышей, позднее зарастают. Пищеварительный тракт лежит под хордой.

4.Пульсирующий отдел кровеносной системы - сердце - располо­жен на брюшной стороне тела, под хордой и пищеварительной труб­кой.

Тип хордовые включают две группы: Анамний и Амниот. У анамний при развитии яйца не образуется зародышевых оболочек. В те­чение всей жизни или на стадии личинки они дышат жабрами. Первичноводные животные включают: надкласс Бесчелюстные; класс Круглоротые; надкласс Рыбы; класс Хрящевые рыбы; класс Костные рыбы; надкласс Четвероногие; класс Земноводные.

У амниот - наземных животных - при развитии яйца формируются зародышевые оболочки, жаберное дыхание отсутствует. К амниотам относятся классы Пресмыкающиеся, Птицы и Млекопитающие.

НАДКЛАСС РЫБЫ

Рыбы - наиболее древние первичноводные позвоночные животные, способные жить только в воде. Большинство рыб - подвижные, хоро­шие пловцы, движение рыб осуществляется с помощью плавников. Ды­шат рыбы жабрами. Сердце двухкамерное, один круг кровообращения. В коже возникают защитные образования - чешуи, хорошо развиты органы боковой линии.

Надкласс включает два класса (хрящевые и костные рыбы) и че­тыре подкласса (хрящекостные, лучеперые, кистеперые и двоякоды­шащие ).

КЛАСС ХРЯЩЕВЫЕ РЫБЫ

Обитают преимущественно в морях. Чешуи плакоидные или реду­цированные. Скелет хрящевой, 5-7 пар наружных жаберных щелей. Плавательного пузыря нет. Оплодотворение внутреннее. Предста­вители - акулы и скаты. У акул тело удлиненное, торпедообразное, хвост с большим гетероцеркальным плавником, жаберные щели по бокам головы, острые мощные зубы. Они хорошо плавают, разви­вая большую скорость. Питаются рыбой или донными животными, не­которые виды опасны для купающихся людей. У скатов уплощенное в спинно-брюшном направлении тело массой до 2 тонн, с сильно увеличенными грудными плавниками. Жаберные щели с брюшной сто­роны. Зубы в виде невысоких призм, собранных в "терку". Пита­ются скаты рыбой и донными животными.

Работа I.

На примере акулы и ската рассмотрите форму тела рыбы. Объясните, какое значение имеет она для жизни животного в воде. Какова окраска спины, боков, брюха рыбы? Какое значение имеет она в жизни рыбы? Установите, какие отделы можно различить в теле ры­бы. Как соединяются (подвижно или неподвижно) голова с туловищем и какое это имеет значение?

Рис. Строение акулы

КЛАСС КОСТНЫЕ РЫБЫ

Костные рыбы - самый крупный класс позвоночных животных (око­ло 20 тыс. видов). Характеризуется развитием чешуй в коже, внут­ренним почти целиком костным скелетом, пять пар жаберных щелей прикрыты с боков жаберными крышками. На спинной стороне пищево­да наподобие выроста образуется плавательный пузырь - гидроста­тический орган. Оплодотворение (в основном) наружное. Размеры от 1,5 см до 5,5 м. Свыше 90% современных рыб относятся к груп­пе костистых, эволюционно более молодых. Представители семейств сельдеобразные, лососеобразные, карпообразные, окунеобразные составляют основную массу промысловых видов морей и пресноводных водоемов, а некоторые виды, как, например, карп, толстолобик разводят в прудах.

Работа 2.

1. Изучить особенности организации в связи с образом жизни костных рыб (речной окунь, плотва, щука, карась и др.). При внешнем осмотре рыбы обратите внимание на обтекаемую форму те­ла, характер сочленения головы с туловищем, расположение чешуи. Найдите жаберные крышки, глаза, ноздри. Рассмотрите форму и расположение зубов. Обязательно найдите боковую линию, проходя­щую вдоль всего тела - от головы до хвостового плавника. Затем рассмотрите плавники: парные (грудные и брюшные) и непарные (спинной, хвостовой, анальный).

Обратите внимание, что тело костистых рыб покрыто костной че­шуей, состоящей из прозрачных костных пластинок, а чешуи нале­гают друг на друга в виде черепицы. Летом, при интенсивном росте рыбы образуется светлый слой. Зимой рост рыб и нарастание чешуи незначительны - слой уплотненный, узкий, темный. Подсчитав свет­лые и темные кольца на чешуе, можно определить возраст рыбы.

2. Зарисуйте внешнее строение рыбы. Обозначьте грудные, брюшные, хвостовой, анальный и спинной плавники, боковую линию, жаберные крышки, ноздри, анальное, половое и выделительное от­верстия.

3. Приведите список рыб, имеющих:

а) веретеновидное тело;

б) укороченное, шарообразное;

в) уплощенное с боков и в спинно-брюшном направлении;

г) змеевидное.

Как развиты у них плавники? Где обитают эти рыбы?

Задание для самостоятельной работы

1. Изучив экспонаты зоологического музея и пользуясь лите­ратурой, распределите рыб по указанным экологическим группам.

I. Морские рыбы

1.Пелагические (акулы, сардины, макрели… );

2.Литорально-придонные (скаты, бычки, камбалы...);

3.Абиссальные (…. ).

II. Пресноводные рыбы

1.Рыбы стоячих вод (караси, линь……. );

2.Общепресноводные рыбы (щука, окунь….. );

3.Рыбы текучих вод (форель, жерех…… ).

Ш. Проходные рыбы (кета, горбуша, семга…… ).

IV. Полупроходные (вобла….. ).

2.По таблицам и макропрепаратам изучите внутреннее строение речного окуня (пищеварительная, кровеносная, дыхательная, выде­лительная системы, скелет, нервная система и органы чувств, ор­ганы размножения). Зарисуйте внутреннее строение рыбы, внеся все обозначения.

Выясните, какие виды рыб обитают в вашем районе; какие из них активны зимой, а какие залегают в ямы? Выясните места и время нереста, сроки, в которые наблюдаются лучшие уловы рыб разных видов. Наблюдаются ли заморы, какие рыбы переносят их, а какие погибают?

Советы учителю

1.Поместите живую рыбу в банку с водой и понаблюдайте, как плавает рыба, Какой орган имеет наибольшее значение в ее пере­движении?

2.Посмотрите, движутся ли плавники, когда рыба стоит на месте. С помощью каких плавников рыба всплывает к поверхности и погружается вглубь?

3.Бросьте в банку живой корм. Как относятся рыбы к появле­нию пищи, как они ее хватают?

4.Дотроньтесь до рыбы стеклянной палочкой. Как она реаги­рует на прикосновение? Пронаблюдайте за поведением рыб и взаимоотношениями рыб в аквариуме.

Рис. Строение окуня речного.