Исследование фотокинеза у моллюсков

Что бы понять поведение животного, мы должны рассматривать работу рецепторов. Рецептор с самого начала связан с какими-то реакциями. Он развивался, как усовершенствование в работе выполняющих механизмов-эффектов. Рецептор легче поддаётся воздействиям, чем прочие органы. В рецепторном органе понижен порог только для определённого вида энергии.

Мы различаем рецепторы механические, термические, химические, оптические, акустические. В своей работе мы уделяем внимание оптическим рецепторам. Они считаются примитивным типом рецепторов: воспринимают разнообразные световые стимулы. Работу оптических рецепторов можно проследить при исследовании фотокинеза у моллюсков.

Световая энергия, как известно, принимала важное участие в создании живых организмов на нашей планете. С этим связано её влияние на жизнедеятельность организмов вообще и на поведение в частности. Мы себе представляем, что какие-то световые лучи, иногда не все, а только некоторые, поглощаются и вызывают фотохимические процессы в организме.

Ж. Лёб доказал, что некоторые сравнительно простые эффекты действия света на организм регулируются теми же закономерностями, какие установлены для фотокинетических реакций, происходящих вне организма.

Для того, чтобы лучи света были поглощены, полезно их чем-то задержать, поставить на их пути какой-то экран. Организм снабжен для этого зернышками пигментов, скапливающимися в надлежащем месте, образуя более или менее светонепроницаемый слой. Такой экран, как его не поставь, всегда будет более приспособлен к лучам какого-то одного направления, чем ко всем другим. Понятно, что отсюда возникла его вторая очень важная функция: при помощи него животное может устанавливаться определенным образом к направлению световых лучей или, как говорят, оно может ориентироваться в естественной среде обитания. Ведь животное видит не источник света – оно видит окружающий его пейзаж, из которого ему необходимо отобрать нужные образы, определяющие его поведение.

Самый примитивный тип изменения поведения животного при действии света – это замедление/ускорение его движений – так называется фотокинетический (светодвигательный) эффект. Здесь очевидно направление световых лучей не играет роли. Такие явления мы можем встретить, начиная с простейших. Амебы, например, замедляют движения при усилении освещения, а туфельки в таких условиях двигаются быстрее. Подобный тип реакции более свойственен сидячим или малоподвижным животным. Явление фототропизма встречается у моллюсков как исключение (у улитки Litornia).

1. 2. Биология животного

Общая характеристика типа моллюски

Моллюски или мягкотелые образуют ясно ограниченный тип животных, ведущий своё начало от кольчатых червей. К моллюскам относятся главным образом водные, реже наземные животные, характеризующиеся следующими признаками.

Моллюски - билатерально симметричные животные, однако у части моллюсков тело вторично становится ассиметричным.

Тело моллюсков несегментированное, лишь у ряда низших представителей обнаруживаются некоторые признаки метамерии.

Моллюски - вторичнополостные животные с неметамерным, остаточным целломом, представленным у большинства форм околосердечной сумкой и полостью гонад. Все промежутки между органами заполнены соединительной тканью.

Тело моллюсков, как правило, состоит из трёх отделов – головы, туловища и ноги. Очень часто туловище разрастается на спинную сторону в виде так называемого внутреннего мешка. Нога – мускулистый непарный вырост брюшной стенки тела - служит для движения.

Основание туловища окружено большой складкой - мантией. Между мантией и телом находится мантийная полость, в которой лежат жабры, некоторые органы чувств и открываются отверстия задней кишки, почек и полового аппарата. Все эти образования вместе с почками и сердцем расположены в близком соседстве с мантийной полостью, называются мантийным комплексом органов.

На спинной стороне тела, как правило, имеется выделяемая мантией защитная раковина, чаще цельная, реже двустворчатая или состоящая из нескольких пластинок.

Для громадного большинства моллюсков характерно присутствие в глотке особого аппарата для размельчения пищи – тёрки (радулы).

Кровеносная система незамкнутая.

Органы дыхания обычно представлены первичными жабрами. Для выделения служат видоизменённые целомодукты – почки. Развитие: у низших представителей из яйца выходит трохофора, у большинства остальных – видоизменённая трохофорная личинка – парусник.

Нервная система у примитивных форм состоит из окологлоточного кольца и четырёх продольных стволов; у высших форм на стволах в результате концентраций нервных клеток формируется несколько пар ганглиев. Нервная система такого типа называется разбросанно-узловой.

Нервная система брюхоногих моллюсков, хорошо развита и представляет большой сравнительно- анатомический интерес. В общем, от низших брюхоногих к высшим, наблюдается постепенный переход от системы, напоминающей таковую подтипа Amphineura, к разбросанно-узловой нервной системе из нескольких ганглиев, соединенных между собой, свободными от нервных клеток волокнистыми перемычками. Изменение это происходит путём концентрации ганглиозных клеток, и получаются ганглии. У наиболее примитивных брюхоногих имеются пять пар ганглиев.

В этой первоначальной схеме строения нервной системы у брюхоногих моллюсков произошли сильные изменения, вызванные появлением ассиметрии. Происхождение изменений не будет рассматриваться нами. Главная же суть их в следующем. У подклассов пневровисцереальные коннективы образуют перекрёст так, что находящиеся на их протяжении паристальные ганглии перемещаются; левый на правую сторону(под кишку), а правый на левую сторону тела(над кишечником). Нервную систему таких брюхоногих называют - настовральной или перекрещенной. У легочных и поджаберенных перекрёстов коннективов обычно нет, но правый плевральный коннектив короче левого.

Система анализаторов. Для осязания служат головные щупальца, края мантии, некоторые другие места. Кроме того, имеются органы химического чувства. Ими считают, прежде всего, осфодии, лежащие в основании ктенидиев. В наиболее развитом состоянии они имеют форму продолговатого валика, лежащего у основания жабры и по обеим сторонам несущего 100-150 листочков

Вследствие этого осфодий иногда очень походит по виду на жабру. Задняя пара головных щупалец тоже, по-видимому, служит для восприятия химических раздражений, исполняя роль органов обоняния.

Органы равновесия в виде пары статоцистов имеются у всех Gastropoda. Это обыкновенно два замкнутых пузырька, эпителий которых состоит из мерцательных и чувствительных клеток; последнее иногда образуют на стенке пузырька особое скопление – «слуховое пятно». Роль камешков играют статолиты.

Особого развития из органов чувств у моллюсков достигают глаза, имеющие у разных моллюсков различное строение. Глаза у головоногих по сложности строения напоминают глаза позвоночных. У одних моллюсков глаза расположены на головных щупальцах, по бокам головы. Глаза у брюхоногих иннервируются церебральными ганглиями. Одна пара глаз имеется почти у всех брюхоногих; они лежат на голове у основания, а иногда на вершине задней пары щупалец.

Сложность строения глаз варьируется от простых глазных ямок до глазных пузырей с хрусталиками и стекловидным телом. Особенной сложностью строения достигает глаза некоторых плавающих хищников.

1. 3. Общая характеристика класса Gastropoda

Тип моллюски включает около 130000 видов и подразделяется на два подтипа: боконервные Amphineura и раковинные Conchifera.

Класс Брюхоногие (Gastropoda).

Брюхоногие, или улитки - самый богатый представителями тип моллюсков - 90000 видов. Большая часть обитает в морях, но многие приспособились к жизни в пресных водоёмах и на суше. Очень небольшое число брюхоногих ведёт паразитический образ жизни.

Размеры брюхоногих колеблются от 2- 3 мм и до нескольких десятков сантиметров.

Голова брюхоногих явственно обособлена от тела, нога хорошо развита и обычно имеет широкою ползательную подошву, туловище образует к верху вырост в виде большого внутреннего мешка. Раковина состоит из одного куска, но иногда может подвергаться редукции. Характерная черта всех брюхоногих – ассиметричность строения. Обыкновенно она уже с первого взгляда бросается в глаза.

Ассиметрия брюхоногих моллюсков выражается в редукции правых органов мантийного комплекса. Усиленный мешок закручивается спирально – эта особенность внешне ярко выражена в форме раковины.

Глава 2.

2. 1. Материалы и методика исследования

2. 2. Объектом исследования является представитель класса брюхоногих сухопутная улитка ахатина.

Тип моллюски (Mollusca)

Подтип Раковинные (Conchifera)

Класс Брюхоногие моллюски (Gastropoda)

Вид Ахатина (Achatina zebrine)

Ахатина – это брюхоногие моллюски длиной 15 см. , имеют конусообразную раковину. Голова улитки несёт две пары щупалец, на кончиках одной из пар располагаются глаза. Нога большая, мускулистая. Обитают в Камбодже, предпочитают селиться в болотистых местах с зарослями. Утром, когда припекает солнышко, улитки, прячутся в корнях растений, а ночью выползают на камни.

Опыт 1: Исследование отрицательного фототропизма у представителей класса “моллюски”.

Цель: Экспериментально исследовать реакцию улитки ахатины на резкое изменение интенсивности света.

Материалы и оборудование:

1. Поверхность стола

2. Стеклянный аквариум

3. Сырая земля

4. Сырые листья

5. Фонарь с дневным освещением

6. Черная ткань

7. Одна брюхоногая улитка ахатина

Методика:

1. В аквариум накладывается сырая земля и сырые листья для создания естественных условий, характерных для улитки ахатины. Готовый аквариум ставят на стол с ровной поверхностью.

2. В аквариум сажают улитку и накрывают аквариум черной тканью на период равный 15 минутам для адаптации.

3. Затем, ярко освещая фонарем, приподнимая черную ткань, делается яркое освещение, направленное на глаза улитки.

4. Установить реакцию улитки на данное освещение.

Опыт 2:Исследование фоторецептора улитки ахатины на светотень в зрительном поле.

Цель: Экспериментально исследовать реакцию улитки ахатины на распределение света и тени в зрительном поле

Материалы и оборудование:

1. Один черный картон 350x250 мм

2. Один белый картон 120x110мм

3. Клей ПВА канцелярский

4. Одна брюхоногая улитка ахатина

Методика:

1. На черный картон с помощью ПВА нужно наклеить белый картон

2. Выпустить улитку на угол черного картона

3. Пронаблюдать двигательную реакцию ахатины на светотени в зрительном поле

Опыт 3:Исследование реакции улитки при световом стрессе.

Цель: Пронаблюдать реакцию ахатины при резком кратковременном освещение, по отношения к препятствию.

Материалы и оборудование:

1. Ровная поверхность экспериментальной площади.

2. Предмет-препятствие.

3. Фонарик.

Методика:

Вариант «а»

1. Располагаем улитку на экспериментальной площади.

2. Располагаем на пути улитки препятствия.

3. Наблюдаем за движениями улитки.

Вариант «б»

1. Располагаем улитку на той же площади, что и в варианте «а»

2. Ставим предмет-препятствие

3. Когда улитка приближается к препятствию, резко и кратковременно включаем фонарь, направляя на нее.

4. Пронаблюдать отличие реакции в стрессовом состоянии от обычной.

2. 2. Обсуждение результатов и выводы.

Опыт1: Мы наблюдали реакцию улитки на резкий свет. Сначала улитка вытягивает головные щупальца, на которых расположены глаза, обследуя раздражающий фактор в течение 15-20 секунд. Затем резко прячет анализатор. Далее щупальца снова выходят наружу, и светодвигательный эффект повторяется снова, в течении 2-3 минут. Такое поведение улитки объясняется адаптацией животного к свету, в результате чего улитка может долго находиться на освещаемой территории.

Опыт2: Находясь в условиях эксперимента, улитка продемонстрировала реакцию на распределение света и тени в зрительном поле, уходя от светлого пятна как можно дальше, на темную часть листа бумаги, где максимально выбралась из раковины, оставаясь в таком положении достаточно долгое время.

Опыт3: Опыт показал, что улитки обходит препятствие (предмет), не дотрагиваясь до него на расстоянии пяти сантиметров.

Внезапно освещённые (сильное освещение в короткое время) улитки, при условиях, которые были описаны ранее, натыкаются на препятствия. Такое поведение улиток мы объясняем следующим: резкое увеличение раздражителя (свет) и сокращение времени действия (кратковременное освещение) приводит к отсутствию адаптации и отсутствию мобильного поведения.

2. 3. Заключение и рекомендации

По результатам наших исследований светодвигательного или фотокинетического эффекта у моллюсков мы установили, что поведение контролируется внутренними и внешними факторами. Внешние воздействия воспринимаются организмом животного и отражаются в виде рефлексов.

При изучении биологии различных видов, пород животных, мы рекомендуем акцентировать внимание на этологических признаках. Так как благополучие вида напрямую связано с поведенческими реакциями, которые обеспечивают уравновешивание организма со средой.