13227

ПЛАНКТОН. Занурення планктонних організмів

Лабораторная работа

Биология и генетика

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4 ПЛАНКТОН Мета: Ознайомитись з організмами планктону та з органами руху планктонних організмів з їх пристосуваннями у воді в завислому стані. Закріпити знання студентів із зоології безхребетних про морфологічні особливості будови представ...

Украинкский

2013-05-11

1.15 MB

9 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ПЛАНКТОН

Мета: Ознайомитись з організмами планктону та з органами руху планктонних організмів, з їх пристосуваннями у воді в завислому стані. Закріпити знання студентів із зоології безхребетних про морфологічні особливості будови представників підтипу Зябродишних, або Ракоподібних; типу Кишковопорожнинних; типу Молюсків.

Контрольні запитання

  1.  Що таке планктон?
  2.  Назвати класифікацію планктону.
  3.  На які групи поділяється планктон за розмірами?
  4.  Дати визначення залишковій вазі та навести приклади.
  5.  Що таке опір форми? Навести приклади.
  6.  Які пристосування виробились у планктонних організмів до зменшення залишкової ваги? Навести приклади.
  7.  Які пристосування виробились у планктонних організмів до збільшення опору форми? Навести приклади.

Теоретичні відомості

Планктон складається з організмів, які вільно живуть у товщі води і не здатні протидіяти рухам водного середовища (течіям, конвекційним потокам і т.п.) через відсутність або відносно слабкий розвиток у них органів руху. З погляду систематизації планктон поділяється на рослинний, або фітопланктон, і тваринний, або зоопланктон.

До складу планктону входять, по-перше, голопланктонні організми, які все своє життя, включаючи і період розвитку, проводять поза зв'язком з твердим субстратом, і по-друге – меропланктонні організми, які деякий період свого життя проводять на дні водоймищ. До останніх належать, наприклад, планктонні личинки червів, голкошкірих, молюсків, ракоподібних та інших морських донних тварин, гідроїдні медузи, які відбруньковуються від поліпів, а також багато інших організмів, що живуть у прибережній області, у т. ч. цисти і яйця, які знаходяться в стані спокою, а для подальшого розвитку опускаються на дно. Залежно від розміру організмів планктон поділяється на такі групи (рис. 4.1).

Ультрапланктон (пікопланктнон, бактерії) – величина організмів не перевищує декількох мікронів, нижня границя за межами бачення.

Нанопланктон, або карликовий планктон (дрібніші нижчі рослини і найпростіші) – величина організмів вимірюється мікронами і десятками мікронів; завдяки своїм дуже малим розмірам організми нанопланктону проходять через густе шовкове сито, можуть бути досліджені тільки за допомогою центрифугування або камерного методу, тому ця група організмів називається також центробіжним, або камерним, планктоном.

Мікропланктон (основна частина фітопланктону, а також інфузорії, коловертки, дрібні ракоподібні і т.п.) – величина організмів вимірюється десятими і сотими долями міліметра; уловлюється планктонними сітками з густого шовкового сита або методом осідання, тому називається також сітковим, або осадовим, планктоном.

Мезопланктон (крупні представники фітопланктону, основна частина зоопланктону морів) – величина організмів вимірюється міліметрами; уловлюється планктонними сітками з порівняно рідкого шовкового сита, тому також називається сітковим планктоном.

Макропланктон (вищі раки, медузи, пелагічні крупні черви, хетогнати і т. п.) – величина організмів вимірюється сантиметрами; зустрічається тільки в морях; уловлюється великими планктонними сітками або пелагічними тралами із крупнокомірчастого матеріалу.

Мегапланктон (більшість сцифоїдних медуз, крупних сифонофор і т. п.) – величина організмів вимірюється десятками сантиметрів; трапляється лише в морях.

Відмінна особливість планктонних організмів – їх здатність знаходитись у воді в завислому стані – дуже відображається на їхній будові.

Більшість видів зоопланктону належить до активних плавців. Питома вага цих організмів майже завжди в декілька разів перевищує вагу самої води, тому вони в стані спокою, наприклад, при анестезуванні, більш чи менш швидко опускаються. Швидкість занурення, залежно від розмірів організмів, вимірюється міліметрами або сантиметрами за секунду.

Веслоногі рачки, або копеподи, що належать до звичайних і найбільш поширених представників морського і прісноводного планктону, рухаються за допомогою синхронних ударів своїх грудних ніг; органами руху гіллястовусих рачків, або кладоцер, є антени, які мають сильну мускулатуру; рухи коловерток здійснюються за допомогою коловертального апарату, а інфузорій (наприклад, морських Tintinnoinea) – биттям війок; плавання гідроїдних і сцифоїдних медуз відбувається за принципом зворотного поштовху при викиданні води з порожнини дзвона.

Більшість представників фітопланктону мають здатність до самостійних рухів, що звичайно викликано коливаннями плазматичних джгутиків, як, наприклад, у перидіней і коколітофорид. Проте існують планктонні організми, які не мають органів руху, вони не плавають, а ширяють у воді. До таких організмів належать серед водоростей – діатомеї і синьо-зелені, а серед тварин – радіолярії і форамініфери. Деякі вільно рухомі тварини, як, наприклад, сифонофори, аппендикулярії або ж личинки комара коретри мають здатність тривалий час знаходитись у воді без руху; плавання цих організмів відбувається переважно в горизонтальному напрямку.

Для існування у воді в завислому стані у планктонних організмів виробився ряд пристосувань, які зменшують їх залишкову вагу і збільшують опір форми.

Залишкова вага – це різниця між вагою будь-якого тіла і вагою витісненої ним води. Чим більша залишкова вага, тим більша швидкість занурення, і навпаки. При залишковій вазі, що дорівнює нулю, встановлюється однакова рівновага.

Пристосування до зменшення залишкової ваги планктонних організмів можна поділити на декілька груп:

Редукція скелетних утворень. Всі планктонні організми не мають важкого скелета і за цією ознакою різко відмінні від близьких форм, що ведуть донний спосіб життя. Планктонні діатомеї, мають легший скелет, порівняно з донними видами, стулки яких більше просочені кремнеземом і значно важчі. У пелагічних видів гіллястовусих раків хітинова раковина значно тонша і ніжніша, ніж у видів, що мешкають на дні. Пелагічні вищі раки, на противагу донним видам, характеризуються відсутністю важких панцирів з вапняку. Теж саме спостерігається і в морських крилоногих та кіленогих молюсків, які характеризуються або повною відсутністю раковини, або дуже слабким її розвитком.

Просочування водою. Більшість планктонних рослин і тварин відрізняються дуже великим вмістом води. Кількість її часто перевищує 90%, що має велике значення для зменшення залишкової ваги, тому що плазма, питома вага якої в середньому дорівнює 1,05, важча не тільки для прісної, але й для морської води (питома вага прісної води рівна 1,00, а для морської води вона коливається, залежно від температури і солоності, від 1,02 до 1,03). Просочування водою призводить до утворення драглистої речовини, яка особливо розвинута у медуз і сифонофор, а також у пелагічних молюсків, морських стрілок та ряду інших тварин. У прісноводних організмів часто спостерігається виділення прозорої драглистої речовини, яка покриває тіло ззовні, як наприклад, у деяких синьо-зелених і десмідієвих водоростей, а також у деяких коловерток. У багатьох радіолярій всередині тіла є вакуолі, які містять рідину, питомо легшу, порівняно з морською водою.

Жирові включення. Масляні і жирові включення є, здебільшого, резервною речовиною, проте вони одночасно забезпечують зменшення залишкової ваги. У планктонних водоростей першим продуктом фотосинтезу є не крохмаль, а легше масло. Дуже часто жирові включення є і в різних планктонних тварин. Часто всередині тіла прісноводних і морських веслоногих рачків можна побачити велику кількість жирових включень у вигляді краплин або навіть спеціального жирового органу, який розташований вздовж кишечника. Такі ж включення спостерігаються у гіллястовусих рачків, коловерток та багатьох інших планктонних тварин.

Газові включення. На противагу рідким включенням, які практично не стискуються, газові включення змінюють об'єм залежно від зміни температури і тиску. Тому організми, які мають газові включення, можуть за допомогою цього гідростатичного апарату не тільки зберігати однакову рівновагу, але, у випадку необхідності, підніматися вгору або опускатися вниз. Найбільш досконалим, з цієї точки зору, є гідростатичний апарат у личинок перистовусого комара коретри, ведучого планктонний спосіб життя. У багатьох сифонофор є великий пнейматофор, наповнений повітрям і за допомогою каналу сполучений з навколишнім середовищем. Планктонні синьо-зелені водорості містять у своїх каналах численні дрібні газові включення, за допомогою яких вони піднімаються з дна на поверхню води.

Опір, який відчувається у воді тілом, що занурене, залежить від його питомої поверхні і величини вертикальної проекції; опір, який визначається цими величинами, називається опором форми. Питома поверхня, тобто відношення абсолютної поверхні до об'єму тіла, є найменшою в кулі; у міру видовження однієї або двох осей тіла, а також утворення різних виростів, питома поверхня зростає. Вертикальна проекція залежить від положення площини тіла щодо вертикалі. Якщо тіло має пластинчату форму, то величина вертикальної проекції стає максимальною при такому коли вона розташована в площині, перпендикулярній до напрямку дії сили тяжіння.

Флотація (плавучість) гідробіонтів може розглядатися як занурення з найменшою швидкістю, і тоді формула плавучості виглядає так (В. Оствальд):

де а – швидкість занурення, b – залишкова вага (різниця між вагою організму і  вагою витиснутої ним води), c в'язкість води, d – опір форми. Із цієї формули слідує, що організми можуть збільшувати плавучість, підвищуючи тертя об воду й зменшуючи залишкову вагу.

Пристосування до збільшення опору форми планктонних організмів можна поділити на такі групи.

Видовження однієї осі. Більшість рослинних і тваринних видів мають видовжену, паличкоподібну форму тіла. Таку форму мають деякі види діатомей, перидіней, а серед тварин – морські стрілки та ряд інших організмів. У нормальному положенні вони тримаються горизонтально. Якщо під впливом хвиль або з інших причин це положення змінюється на вертикальне, то організми будуть швидко занурюватися гострим кінцем вниз. Проте завдяки наявності направлених виростів або зігнутої форми тіла, це падіння буде йти не прямолінійно, а по кривій, тому організми швидко знову займуть горизонтальне положення. Видовження однієї осі досягається також утворенням колоній, які часто трапляються у різних планктонних водоростей, а з тварин – у сальп.

Видовження двох осей. Серед планктонних організмів часто Трапляються дископодібні, пластинчасті форми. Більшість діатомей і перидіней мають вигляд пластинки або утворюють парашутоподібні вирости. Плоска форма тіла властива деяким представникам зоопланктону – радіоляріям, медузам, пелагічним поліхетам, веслоногим рачкам і деяким тваринам.

Утворення виростів. Важко вказати будь-яку групу планктонних організмів, серед яких не було б великої кількості видів, що мають шипи, голки, довгі вирости та інші утворення. Всі ці вирости розглядаються як пристосування, що збільшують опір форми. Проте далеко не завжди це відповідає дійсності. Спостереження над живими організмами показали, що вирости дафнії і босміни розташовуються у нормально зорієнтованих особин у вертикальній площині і призначені не для зменшення швидкості занурення, а для вибору напрямків і збереження прямолінійності рухів. Наприклад, вирости десмідієвих водоростей, вкриті драглистою речовиною, розташовуються колоніально, а шипи ряду радіолярій, занурені в екстракапсулярну плазму, не можуть вважатися за придатки, які збільшують опір форми. У багатьох випадках вирости діатомей призначені не для зменшення швидкості занурення, а для використання слабких конвекційних потоків води, що піднімають ці організми в зону фотосинтезу; за відсутності руху води водорості опускаються на дно.

ЗМІСТ РОБОТИ

Ця робота складається з виконання домашнього завдання і практичної роботи.

Домашнє завдання включає повторення теоретичного матеріалу із зоології безхребетних про будову циклопів, що належать до веслоногих раків; дафній – гіллястовусих; коловерток; крилоногих молюсків, які належать до класу черевоногих; морських стріл, та деяких питань з ботаніки про будову представників групи водоростей: діатомей, зелених.

Лабораторні завдання

Завдання 1. Визначення швидкості занурення планктонних організмів.

Пояснення. Для визначення швидкості занурення планктонних організмів використовують дафнію, що належить до ряду гіллястовусих класу зяброногих ракоподібних. Для цього беруть високий заповнений до верху водою скляний циліндр і переносять на поверхню води пінцетом одну крупну, попередньо анестезовану дафнію. Анестезування проводять на годинниковому склі, додаючи до води однопроцентний розчин сірчаного ефіру або слабкий розчин соди чи соляної кислоти. Знаючи висоту циліндра і час (який визначається за секундоміром або секундною годинниковою стрілкою), протягом якого дафнія опускається на дно посудини, можна вирахувати швидкість занурення організму.

Завдання 2. Розглянути рис. 4.2, 4.3, 4.4 та ознайомитись з різними видами органів руху планктонних організмів: грудними ногами (циклоп), антенами (дафнія), коловертальним апаратом (коловертки). Зарисувати будову одного із видів органів руху.

Пояснення. Органи руху, якими слугують грудні ноги, розглядають на циклопах, що належать до підкласу веслоногих класу максилоподи. Спочатку необхідно повторити їх будову (домашнє завдання).

Циклопи – мешканці прісних водойм. Пересуваються стрибкоподібно, одночасно торкаючись чотирма парами грудних (плавальних) ніжок (п'ята пара редукована) (рис. 4.2, а, б). Обидві ноги кожної пари з'єднанні між собою хітиновою пластинкою, тому вони рухаються одночасно; при швидкому ударі ніг циклопи роблять поривчасті стрибкоподібні рухи, які можуть бути спрямовані в будь-яку сторону. Як тільки плавальні ноги припиняють свою роботу, циклопи досить швидко опускаються вниз, займаючи майже вертикальне положення.

Рис 4.2. Ногощелепи, або грудні кінцівки циклопа: а - нога четвертої пари; б - нога п'ятої пари

Органи руху – антени – розглядають на представниках дафній ряду гіллястовусих класу зяброногих ракоподібних. Насамперед, необхідно повторити будову дафнії (домашнє завдання).

Антени – єдині органи руху, добре розвинуті, двогіллясті – складаються з великого протоподита, зовнішньої антени або екзоподита, і внутрішньої, або ендоподита, вкритих плавальними щетинками (рис. 4.3, а, б, в). Всередині антени розвинута сильна мускулатура. Кожна антена приводиться в рух трьома абдукторами, трьома аддукторами і одним леватором; два перших абдуктори і леватор своїми віялоподібно розширеними кінцями прикріплені до хітину спинної частини голови. Підйом антени здійснюється внаслідок скорочення аддукторів і леватора, абдуктори є їхніми антагоністами.

Рис. 4.3.  Будова антени дафнії: а - ендоподит,  б –           екзоподит, в - протоподит

Такі органи руху, як коловертальний апарат розглядають на представниках одного класу і одного типу – Коловертки (рис. 4.4). Більшість коловерток ведуть вільний спосіб життя. Органом руху є так званий коловертальний апарат, розташований на головному відділі тіла. Він є сукупністю війок, які тісно розміщені по краях дископодібних виростів голови й своїм биттям нагадують миготіння спиць колеса. Якщо ж коловертка прикріплюється до субстрату, рух війок створює вир, який затягує до ротового отвору поживні частинки. Будова коловертального апарата може бути простою – у вигляді війчастої ділянки навколо рота або ускладненою, але функції його залишаються тими ж. На голові в коловерток часто є різні вирости й придатки, у сидячих форм край голови перетворюється на більш-менш широку лійку.

Рис. 4.4. Схема будови коловерток збоку: 1 – коловертальний апарат, 2 - ретроцеребральний орган, 3 - мозковий ганглій, 4 - мозкове очко, 5 – нервові стовбури, 6 – щупальце

Завдання 3. Розглянути та вивчити пристосування планктонних організмів до збереження в завислому стані у воді та зарисувати їх.

Пояснення. Зменшення залишкової ваги.

Редукція скелета

Для прикладу редукції скелета зменшення залишкової ваги можна розглянути на представниках ряду крилоногих молюсків (Pteropoda), які належать до класу Черевоногих. Всі види цього ряду ведуть планктонний спосіб життя, у зв'язку з цим черепашка у них або повністю зникає, або сильно редукується. Найбільш типовими видами є лімацина, або морський чортик (рис. 4.5) та морський ангел, поширені в холодних водах північної півкулі, у морях Арктики. Характерною їхньою ознакою є сильний розвиток пари параподій, які виконують роль плавців.

Рис. 4.5. Морський чортик: 1 - параподії

Просочування водою

Для прикладу розглядають представників зелених водоростей (Eudorina), гідромедуз, сцифомедуз (Aurelia). Різні частини тіла цих організмів завдяки просочуванню водою набувають драглистого характеру. Пригадайте будову цих організмів (самостійне опрацювання).

Збільшення опору форми

Видовження однієї осі можна розглянути на представниках діатомей, гіллястовусих раків (Leptodora, рис. 4.6, б) та щетинкощелепних, або морських стрілок. Всі ці організми витягнуті по одній осі, у воді тримаються в горизонтальному положенні. Повторити будову цих представників (самостійне опрацювання).

Морські стрілки, або сагіти (Sagitta euxina) – морські тварини, які належать до класу щетинкощелепних, ведуть планктонний спосіб життя. У стані спокою сагіти, що знаходяться в горизонтальному положенні, повільно опускаються, тому що вони важчі за воду. За допомогою плавників, які збільшують поверхню тіла і розміщені в його задній частині, тварини швидко починають ( занурюватись головою донизу. Декількома поодинокими ударами хвоста сагіти вирівнюють положення тіла (рис. 4.6, а).

Рис. 4.6. Збільшення опору форми: а – Sagitta euxina, б – Leptodora kindtii: 1 - антенула, 2 - антена, 3 - черевце, 4 - грудні ніжки.

У результаті швидких ударів хвоста, які викликані почерговими скороченнями у вертикальній площині спинної і черевної поздовжньої мускулатури, сагіти рухаються вперед. Швидкому переміщенню сприяє обтічна форма тіла.

Чим більша питома поверхня тіл, тим повільніше в результаті тертя вони занурюються у воду. Оскільки зі зменшенням розміру тіл їх питома поверхня зростає, тривале ширяння організмів у товщі води полегшується. Звідси найбільш характерна риса планктону – дрібні або навіть мікроскопічні розміри організмів, які його формують. Крім дрібних розмірів, збільшення питомої поверхні організмів досягається їх сплющенням, сильним розчленовуванням тіла, утворенням усіляких виростів, шипів і різних придатків Видовження двох осей та утворення виростів розгляньте на представниках діатомей, копепод і личинках інших гідробіонтів (рис. 4.7).

Література

 

Література

  1.  Константинов А. С. Общая гидробиология.- М.: Высшая шк., 1972. – с. 121-139.
  2.  Романенко В.Д. Основи гідроекології: Підручник. – К.: Обереги, 2001. – с. 29-34.
  3.  P. Castro, M. Huber. Marine Biology, Fourth ed. McGraw-Hill; 2003. – р. 480

 


Рис.
4.1. Планктон часто розділяють на категорії, основані за їх розміром.

3

4

5

6

1

[1

(а) Ланцюжкові  діатомеї

      (б)

(в) Личинки крабів

      (б)

ґ) Личинки креветок

      (б)

(г) Личинки риб

      (б)

(б) Копеподи

      (б)

Рис. 4.7. Деякі планктонні організми мають довгі шипи та вирости. Вони також можуть мати форму ланцюжків. Наприклад: (a) діатомові, (б) копеподи, подібні до Augaptilus, (в) личинки крабів, (г) личинки риб (Lophius), та (ґ) личинки креветок Sergestes.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75724. Первоочередные меры, применяемые в связи с несчастным случаем на производстве 18.56 KB
  При групповом несчастном случае на производстве 2 и более человек тяжелом несчастном случае на производстве по схеме определения тяжести несчастных случаев на производстве утверждаемой Министерством здравоохранения Российской Федерации по согласованию с Министерством труда и социального развития Российской Федерации несчастном случае на производстве со смертельным исходом работодатель или уполномоченное им лицо в течение суток по форме установленной Министерством труда и социального развития Российской Федерации обязаны сообщить: а о...
75725. Порядок расследования одиночного несчастного случая на производстве 19.73 KB
  Порядок расследования одиночного несчастного случая на производстве. Производственный травматизм и профессиональные заболевания это сложные многофакторные явления обусловленные действием на человека в процессе его трудовой деятельности опасных вызывающих травмы и вредных вызывающих заболевание факторов. Расследование и учет несчастных случаев на производстве необходимы для разработки и осуществления мероприятий по профилактике травматизма улучшению состояния условий и охраны труда. Несчастный случай на производстве это случай...
75726. Порядок расследования тяжелого, группового несчастного случая и несчастного случая со смертельным исходом на производстве 15.81 KB
  Порядок расследования тяжелого группового несчастного случая и несчастного случая со смертельным исходом на производстве. Несчастные случаи подлежащие расследованию и учету Порядок проведения расследований несчастных случаев При расследовании каждого несчастного случая комиссия в предусмотренных случаях государственный инспектор труда самостоятельно проводящий расследование несчастного случая выявляет и опрашивает очевидцев происшествия лиц допустивших нарушения требований охраны труда получает необходимую информацию от работодателя...
75727. Порядок оформления акта по форме Н-1 о несчастном случае на производстве и учета несчастного случая на производстве 18.73 KB
  Указывается число месяц год и время проишетвиям несчастного случая количество полных часов от начала работы смены. Почтовый юридический адрес указывается в последовательности установленной правилами оказания услуг связи: почтовый индекс название и вид населенного пункта название улицы номер дома номер корпуса номер офиса если организация не занимает здание полностью. При наличии в организации нескольких ОКВЭД в акте указывается только основной вид экономической деятельности. Наименнование структурного подразделения организации...
75728. Методы изучения причин несчастных случаев на производстве 14.61 KB
  Методы изучения причин несчастных случаев на производстве. Вывешенные на стене такие планы постоянно сигнализируют напоминают о местах несчастных случаев. Повторение несчастных случаев в определенных местах будет свидетельствовать о неблагополучии с охраной труда на данных объектах. Путем дополнительного обследования указанных мест выявляют причины вызвавшие несчастные случаи и намечают текущие и перспективные мероприятия по устранению несчастных случаев для каждого отдельного объекта.
75729. Расчет показателей(коэф-ов) , характеризующих состояние производственного травматизма 101.75 KB
  Для характеристики уровня производственного травматизма в бригаде участке цехе предприятии отрасли и народном хозяйстве в целом а также для сопоставления состояния травматизма в этих структурных подразделениях используются относительные показатели коэффициенты частоты тяжести несчастных случаев и нетрудоспособности. Показатели рассчитываются на основе данных отчета о пострадавших при несчастных случаях.Показатель частоты несчастных случаев кч:...
75730. Статистический метод анализа причин производственного травматизма 14.48 KB
  Статистический метод анализа причин производственного травматизма Статистический метод анализа причин производственного травматизма служит сегодня пожалуй основным методом позволяющим вырабатывать политику действий и намечать конкретные меры по предотвращению этого печального и нежелательного явления. Для анализа собирают массив данных по всем изучаемым показателям. С помощью статистического анализа можно обнаруживать закономерности свойственные этим показателям изучать особенности возникновения несчастных случаев в отдельных...
75731. Условия и факторы производственной среды, вредно влияющие на организм человека. Нормативные документы, регламентирующие их параметры 36 KB
  Условия и факторы производственной среды вредно влияющие на организм человека. Производственная среда это часть окружающей человека среды включающая природно-климатические факторы и факторы связанные с профессиональной деятельностью шум вибрация токсичные пары газы пыль ионизирующие излучения и др. Опасными называются факторы способные при определенных условиях вызывать острое нарушение здоровья травму и гибель организма; вредными факторы отрицательно влияющие на работоспособность или вызывающие профессиональные заболевания и...
75732. Показатели, характеризующие метеорологические условия производственной среды. Понятие терморегуляции 43 KB
  В понятие метеорологических условий производственной среды или микроклимата входят: температура воздуха его влажность и скорость движения атмосферное давление и тепловое излучение от нагретых поверхностей. Исследования показывают что повышение температуры воздуха выше 2022С снижает работоспособность на 24 на каждый градус повышения температуры а при температуре в 30С и выше на 46 на каждый градус. При температуре воздуха более 30С и значительном тепловом излучении от нагретых поверхностей наступает нарушение терморегуляции...