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2018年12月27日星期四

第二章第八节 原生动物:草履虫


沈阳先生 撰稿
 
 初中时代学习动物课时第一次知道了草履虫,草履虫是一种身体很小,圆筒形的原生动物,它只有一个细胞构成,是单细胞动物,雌雄同体。最常见的是尾草履虫。体长只有180280微米。它和变形虫的寿命最短,以小时来计算,寿命时间为一昼夜左右。因为它身体形状从平面角度看上去像一只倒放的草鞋底而叫做草履虫。认识草履虫是学习动物学入门的第一课。
草履虫Paramecium是纤毛纲的代表种,也是原生动物的代表种。属膜口目草履虫科大草履虫属。生活在有机质较丰富的池塘、缓流的小沟、小河以及居民区附近的水沟中。大草履虫是原生动物中体形较大的种类,体长约180300微米,用肉眼观察含有大量草履虫的液体,可以看到很多针尖状发亮的白色小点在浮动,这些白点就是草履虫。
草履虫生活在淡水中,一般池沼,小河中都可采到。世界已知22种,常见有大草履虫(长220400微米)、双小核草履虫(长80170微米,伸缩泡2个,有两个小核,150微米)、多小核草履虫(长180310微米,有时有3个伸缩泡,小核泡型,有312个)、绿草履虫(体长80150微米,细胞质内有绿藻共生,在见光处培养后通体呈绿色,小核2个)、大草履虫是最常见者。

形态特征
草履虫一般呈长圆筒形,前端钝圆,后端宽而略尖,形状似倒置的草鞋,因此得名。草履虫全身由一个细胞组成,身体表面包着一层膜,膜上密密地长着许多纤毛,靠纤毛的划动在水里运动。它身体的一侧有一条凹入的小沟,叫“口沟”,相当于草履虫的“嘴巴”。口沟内的密长的纤毛摆动时,能把水里的细菌和有机碎屑作为食物摆进口沟,再进入草履虫体内,供其慢慢消化吸收。残渣由一个叫肛门点的小孔排出。草履虫靠身体的外膜吸收水里的氧气,排出二氧化碳。常见的草履虫具有两个细胞核:大核主要对营养代谢起重要作用,小核主要与生殖作用有关。

生活习性
大草履虫身体内充满了细胞质,在水中前进时,它不停地摆动口沟里的纤毛,鼓起水涡,摄取水里的细菌或其它有机物,食物由胞口和胞咽而进入细胞质,形成食物泡。食物泡随着细胞质的流动而在体内移动,泡中的食物逐渐被消化和吸收,食物残渣由身体后侧的胞肛排出体外。草履虫通过表膜进行呼吸,吸收水里溶解的氧气,分解有机物后释放出能量,而产生的二氧化碳和一些含氮废物,通过表膜排出体外。

生活环境
草履虫喜欢生活在有机物丰富的池塘、水沟、洼地等。大多数草履虫是全动性营养,但绿草履虫是例外,体内含共生绿藻,这种绿藻可利用动物体排泄的含氮废物作为无机盐的来源,通过植物式光合作用制造有机物生存。草履虫可以在缺氧或厌氧环境中生活,其耐污性极强。

摄食消化 
草履虫营吞噬营养,有较复杂的消化细胞器。由虫体近前端开始有一条口沟,斜着伸向身体中部,口沟末端的与表膜相连处形成胞口,下面连着漏斗形的胞咽。食物(如细菌、小的生物和腐烂的有机物等)通过口沟处纤毛摆动而进入胞口,在胞咽下端积聚成下泡,被细胞质包裹而胀大,形成食物泡,在固定的路径中流动,与溶酶体融合后进行消化。最后不能消化的残渣由身体后部的胞肛排出虫体外。

平衡调节
在内、外质之间有2个伸缩泡,一个在体前部,一个在体后部。每个伸缩泡向周围细胞质伸出放射排列的收集管,这些收集管端部与内质网的小管相通。在伸缩泡主泡和收集管上有由一束微管组成的收缩丝,内质网收集的水分以及代谢废物通过收缩丝的收缩而进入收集管,注入伸缩泡,从表膜小孔(排泄孔)排出虫体外。前后2个伸缩泡交替收缩,维持其体内水分平衡。可见,伸缩泡的功能是调节渗透压和排泄。

呼吸作用 
草履虫的呼吸作用主要通过体表进行,由体表吸取水中的氧气,将新陈代谢产生的二氧化碳排出体外。大草履虫有2个细胞核,大核与营养有关,小核与遗传有关。

生殖方式 
生殖可分为无性生殖和有性生殖。无性生殖为横二分裂,小核先进行有丝分裂,大核再进行无丝分裂,然后细胞质一分为二,最后虫体从中部横断,成为2个新个体。有性生殖为接合生殖,2个草履虫口沟对口沟粘合在一起,粘合处细胞膜溶解,两个虫体的细胞质相通,小核离开大核,分裂2次形成4个核,其中3个解体,剩下的1个小核又分裂成大小不等的2个核,大核逐渐消失。然后两虫体互换其新小核,并与对方较大核融合,这一过程相当于受精作用。此后两虫体分开,接合核分裂3次成为8个核,4个变为大核,其余4核有3个解体,剩下1核分裂为2小核,再分裂为4小核,每个虫体也分裂2次,结果原接合的两亲本虫体各形成4个草履虫,新形成的8个草履虫都有一大核,一小核。

反应运动
用细针触碰草履虫的前端,草履虫会倒退着游,转身转向,然后游开,这是回避反应。如果用细针触碰草履虫的后端,草履虫会加快向前游动,这是逃避反应。
草履虫前端的表膜同后端的表膜中离子通道的特性是不一样的。触碰刺激作用到草履虫的前端,打开了位于前端表膜上的钙通道。穿过了膜的钙离子使得纤毛内微管滑动的活动顺序发生改变,于是,纤毛的摆动方向逆转,草履虫倒退着游,表现出回避反应。如果触碰刺激作用到草履虫的后端,打开了位于后端表膜上的钾通道,穿过了膜的钾离子促使纤毛加快正向划动,使草履虫快速向前游动,表现出逃避反应。这样,虽然没有神经,草履虫依靠原始的机制,也可以作出灵活的反应。

应激信息
草履虫除了通过细胞膜感觉触碰和感觉身旁的溶液变化外,还借助于细胞质中的液晶态物质感觉光、热、电、磁以及声、辐射等变化。
当草履虫所处的环境中,出现光、热、电、磁变化时,对光、热、电、磁敏感的那些液晶态物质,性状发生了改变,这种改变当即形成应激信息,应激信息不会停留在原位,就像碰倒了立在地板上的椅子产生的振动会传到整个房间那样,应激信息会在细胞质中传导。可是,由于细胞质不是一包游离状态的自由水,这种传导就不会是均匀弥散的,而是顺着胞内液晶的阻力最小的路径进行有序传导。于是,光、热、电、磁变化时引发的应激信息顺着液晶通道传播到纤毛,使纤毛产生了趋向划动。


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