Изучение движения и строения Daphnia magna Straus, особенностей её жизнедеятельности

Изучение движения и строения Daphnia magna Straus, особенностей её жизнедеятельности

оЦель: изучить внешнее и внутреннее строение Daphnia magna,  закономерности её движения, а также особенности жизнедеятельности.

Задания:

  1. Изучить и зарисовать в рабочей тетради траекторию движения дафний.
  2. Изучить и зарисовать в рабочей тетради  дафнию, указав все элементы её строения.

Род дафний включает около 50 видов, среди которых наиболее обычны Daphnia magnaD. pulexD. longispinaD. carinata. Самый крупный вид - Daphnia magna Straus (отряд Cladocera, класс Crustacea).

Это организмы, относящиеся к группе фильтраторов и живущие преимущественно в толще воды. Обитают в стоячих и слабопроточных водоемах, на территории России распространены повсеместно. Они играют большую роль в процессах самоочищения водоемов от взвешенных в воде веществ, при этом на них могут оказывать значительное действие растворимые, мелкодисперсные взвешенные компоненты сточных вод.

Наиболее характерный отличительный признак этого рода - сросшиеся с головой антенны у самок. Кроме того, у самок обычно хорошо развит рострум (клювовидный вырост на голове), а внешний край створок - выпуклый. У обоих полов створки, как правило, несут шипики и образуют непарный вырост - хвостовую иглу.

У Дафнии магна  размеры взрослых самок достигают 6 мм в длину, молодых 0,7 - 0,9 мм, самецов — до 2 мм.  

Внешний вид.

 Внешнее строение дафнии можно рассмотреть на рисунках 1 и 2 из видео «Дафния», а также на рисунке 3.

Клювообразная голова дафнии, покрытая головным щитом, свободна. От головы отходят большие двуветвистые гребные усики, или антенны (отсюда и название «ветвистоусые») — органы передвижения дафний. На нижней стороне  головы видна пара коротких палочковидных антеннул. Каждая антеннула снабжена пучком коротких щетинок, играющих роль химического чувства.

На голове хорошо заметен большой глаз черного цвета.

Dafniia_1.jpg

Тело   заключено  в карапакс — прозрачную двустворчатую хитиновую раковину, обе половинки которой скреплены на спинной стороне и  образуют длинный торчащий в низ и назад шип. По брюшному краю створки свободно расходятся, и в щель между ними на заднем конце может высовываться брюшко рачка, которое в спокойном состоянии подогнуто под раковину.

Dafniia_2.jpg

На спинной стороне брюшка отходят две длинные хвостовые щетинки, при подогнутом брюшке торчащие из полости раковины назад.

Брюшко заканчиваетя фуркой, имеющей вид ногтевидных придатков.

Ris._4_i_5_Dafniia.jpg

Рисунок 3. Строение Daphnia magna St. (по Чаус Б.Ю., Чаус З.А. Использование дафний в экологических исследованиях воды)

На брюшной стороне, под защитой карапакса, находится несколько пар (от 4 до 6) коротких расширенных грудных ножек. Они находятся в непрерывном движении (до 300 ударов в минуту), создающим ток воды. Грудные ножки снабжены большим числом щетинок и жаберными придатками в виде небольших тонкостенных мешочков. Щетинки фильтруют мелкие пищевые частицы (микроскопические водоросли, бактерии, детрит) из поступающей в полость карапак­са воды. Таким образом, грудные ножки обеспечивают питание и дыхание рачка, двигательная функция ими утрачена. 

Из внутренних органов невооруженным глазом довольно хорошо заметен пищеварительный канал, изогнутый в виде крючка.  Кишечник имеет  желтый, коричневый или зеленоватый цвет, что обуславливается характе­ром заполняющей его пищи. Анальное отверстие расположено на конце брюшка. В голове кишечник имеет дугообразный из­гиб и от него отходит пара коротких печеночных отростков. При рассмотрении дафнии с боку эти отростки видны как один отросток, так как обыкновенно лежат один над другим.

Задний отдел тела - крупный подвижный постабдомен, гомологичный тельсону других ракообразных. На его дорзальной стороне расположены два ряда зубчиков, между которыми находится анальное отверстие. У самцов некоторых видов эти зубчики частично или полностью редуцированы.

На конце постабдомена имеются парные коготки, покрытые шипиками. По одним данным они гомологичны фурке, по другим - представляют собой пару крупных видоизмененных щетинок. Шипики есть на наружной и внутренней стороне коготков, обычно на наружной стороне три группы шипиков, на внутренней - две. Постабдомен служит для очистки фильтрационного аппарата от крупных посторонних частиц.

В задней части тела на спинной стороне под карапаксом необходимо рассмотреть обширную выводковую камеру, в кото­рой можно увидеть развивающиеся яйца или даже маленьких сформированных дафний. Впереди от выводковой камеры виден прозрачный пульсирующий мешочек - сердце.

При внимательном рассмотрении можно увидеть яичники, расположенные вдоль среднего отдела кишечника. Яичники открываются яйцеводами в выводковую камеру.

Рождение дафний вы можете увидеть на видео «Дафния магна - рождение следующего поколения» («Daphnia magna - Birth of the Next Generation»):

Rozhdenie_dafnii.jpg

 Короткий биологический цикл развития дафнии  позволяет проследить рост и развитие на всех жизненных стадиях. В течение жизни выделяют ряд стадий, сопровождающихся линьками: первые 3 — ювенильные, следуют через 20-24-36 часов, четвертая — созревание яиц в яичнике и пятая — откладка яиц в выводковую камеру следуют с интервалом 1-1,5 суток. Начиная с шестой стадии, каждая линька сопровождается откладкой яиц.

Период созревания рачков при температуре 20 ±2°С и хорошем питании — 5-8 дней. Длительность эмбрионального развития обычно 3-4 дня, а при повышении температуры до 25°С — 48 часов. Партеногенетические поколения следуют друг за другом каждые 3-4 дня. Вначале число яиц в кладке 10-15, затем может возрастать до 30-40, формирование яиц прекращается за 2-3 дня до смерти.

В природе D. magna живут в среднем 20-25 дней, в лаборатории при оптимальных условиях 3-4 месяца и более. При температуре свыше 25°С продолжительность жизни может сократиться до 25 дней.  

Покровная система дафний представлена типичной гиподермой. Гиподерма карпакса состоит из крупных клеток, образующих ячейки ромбической формы. При линьке расходится цервикальный шов - линия между головным щитом и карапаксом, и животное вылезает из экзувия. Вместе с карапаксом сбрасываются покровы тела и конечностей.

Линька периодически повторяется в течение всей жизни особи. Обычно линька происходит в толще воды, эфиппиальные самки некоторых видов линяют, приклеившись снизу к поверхностной пленке воды. Несколько линек происходят во время эмбрионального развития, в выводковой камере.

Дыхание дафний происходит через покровы тела, в первую очередь грудных ног, на которых имеются дыхательные придатки - эпиподиты. Последние принимают участие также в осморегуляции. Дополнительный орган осморегуляции новорожденных особей - крупная затылочная пора (затылочный орган), который исчезает после первой постэмбриональной линьки.

Даже кратковременные отклонения от нормальных условий жизни (изменение температуры, уменьшение количества пищи, загрязнение) могут прервать процесс партеногенеза, и тогда из неоплодотворенных яиц выходят не самки, а самцы. Они имеют небольшие размеры, их передние антенны удлинены, а первая пара грудных ножек снабжена коготками. Часть яиц в половой системе самки подвергается редукционному делению и способна развиваться только после оплодотворения. Оплодотворенные яйца содержат большое количество желтка, в выводковой камере они окружаются плотным слоем клеток, поверх которых образуется кутикула. В выводковой камере возникает так называемое сёдлышко-эфиппиум, который после линьки оказывается на свободе и благодаря воздухоносному слою плавает на поверхности. На этой стадии яйцо переносит неблагоприятные условия.

Движение дафний.

Посмотрите видеофильм «Water fleas in their natural habitat» на сайте https://www.youtube.com/watch?v=ZxNkHcggyw4 .

Этот фильм показывает, как Дафния ведет себя в естественной среде. Он был снят в скалистом бассейне на острове Скерри Спикарна (архипелаг Тварминне, Финляндия) в августе 2012 года. Помимо Дафнии магна, можно увидеть несколько других видов, проходящих мимо: остракоды, веслоногие ракообразные и водяные клопы (корсициды). Некоторые из дафний несут покоящиеся яйца (ephippia), в то время как другие несут партеногенетические яйца.

Большую часть времени дафнии проводят в толще воды.  Двигаются они характерными скачками. Дафния периодически резко ударяет антеннами, покрытыми щетинками и благодаря этому рывком поднимается вверх. Затем она под тяжестью собственного тела медленно опускается вниз. При этом раскинутые в стороны антенны подобно парашюту препятствуют быстрому погружению тела. Через некоторое время удар антенн повторяется, и дафния снова подпрыгивает(поэтому в народе их называют «водяные блохи»).

Контрольные вопросы:

  1. Что такое "карапакс"?
  2. Чем заканчивается брюшко дафнии?
  3. Сколько глаз у дафнии?
  4. Что является органом движения у дафний?
  5. Где расположены у дафний органы, играющие роль хи­мического чувства?
  6. Какие основные функции выполняют у дафний грудные ножки?
  7. Где у дафний расположена выводковая камера и серд­це?
  8. Что обуславливает цвет кишечника у дафний?
  9. Где у дафний расположены яичники?

Автор:  Составитель Чаус З.А.
Используемая литература: 

Чаус Б.Ю., Чаус З.А. Использование дафний в экологических исследованиях воды. — Уфа: изд-ние Башкирск. ун-та, 1995. — 96 с.

https://europolytest.com/information/testobjekts/testobjekts-1_12.html

http://ecosystema.ru/08nature/w-invert/085.htm

https://www.youtube.com/watch?v=m2fRKyvyNRE

https://yandex.ru/video/preview/?filmId=17595693583243880000&from=tabbar&text=Изучение+движения+и+строения+Daphnia+magna+Straus.