Рыба губка. Физика в мире животных: морские губки и их «оптоволокно

Первыми многоклеточными организмами на Земле стали губки, ведущие прикреплённый образ жизни. Однако некоторые учёные относят их к сложным колониям простейших.

Общее описание

Губки - отдельный тип царства животных, насчитывающий около 8000 видов.
Выделяют три класса:

• Известковые - имеют известковый скелет;
• Стеклянные - имеют кремниевый скелет;
• Обыкновенные - имеют кремниевый скелет со спонгиновыми нитями (белок спонгин скрепляет части скелета).

Рис. 1. Колония губок.

Общая характеристика губок приведена в таблице.

Признак	Описание
Образ жизни	Прикреплённый. Образуют колонии. Встречаются одиночные представители
Места обитания	Пресные и солёные водоёмы в разных климатических зонах
	Могут достигать 1 метра в высоту
	Гетеротрофное. Являются фильтраторами. Внутренние жгутики создают ток воды, проникающий внутрь тела. Осевшие на стенки органические частицы, планктон, детрит поглощаются клетками
Размножение	Половое или бесполое. При половом размножении откладывают яйца или образуют личинок. Встречаются гермафродиты. При бесполом образуют почки или размножаются фрагментацией
Продолжительность жизни	В зависимости от вида могут жить от нескольких месяцев до нескольких сотен лет
Естественные враги	Черепахи, рыбы, брюхоногие моллюски, морские звёзды. Для защиты используют яд и иглы
Взаимоотношения	Могут образовывать симбиоз с водорослями, грибами, ресничными червями, моллюсками, ракообразными, рыбами и другими водными обитателями

Основными представителями губок являются кубок Нептуна, бадяга, корзинка Венеры, светящаяся губка клиона.

Рис. 2. Клиона.

Строение

Несмотря на то, что это симметричные животные со всеми признаками живого организма, их условно относят к многоклеточным организмам, т.к. они не имеют специфичных тканей и органов.

Строение губок примитивное, ограничивается двумя слоями клеток, пронизанных порами, и скелетом. Визуально губки похожи на мешки, прикреплённые к субстрату подошвой. Стенки губки образуют атриальную полость. Наружное отверстие называется устьем (оскулумом).

Выделяют два слоя , между которых находится желеобразное вещество - мезоглея:

• эктодерму - внешний слой, образованный пинакоцитами - плоскими клетками, напоминающими эпителий;
• энтодерму - внутренний слой, образованный хоаноцитами - клетками, напоминающими воронки со жгутиками.

Мезоглея содержит:

• подвижные амёбоциты, которые переваривают пищу и регенерируют тело;
• половые клетки;
• опорные клетки, содержащие спикулы - кремниевые, известняковые или роговые иглы.

Рис. 3. Строение губок.

Клетки губок образуются из недифференцированных клеток - археоцитов.

Физиология

Несмотря на отсутствие систем органов, губки способны к питанию, дыханию, размножению, выделению. Получение кислорода, пищи и выделение углекислого газа и других продуктов обмена веществ происходит за счёт тока воды внутрь, который создают колебания жгутиков.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Таким же путём происходит оплодотворение при половом размножении. С током воды всасываются сперматозоиды одной губки, которые оплодотворяют яйцеклетки в теле другой губки. В результате образуются личинки, которые выходят наружу. У некоторых видов образуются яйца. Они прикрепляются к субстрату и по мере роста превращаются во взрослую особь.

Каждые пять секунд через губку проходит объём воды, равный внутреннему объёму её тела. Входит вода через поры, выходит через устье.

Значение

Для человека значение губок заключается в использовании твёрдого скелета в промышленных, медицинских и эстетических целях. Молотый скелет использовался в качестве абразивного материала и для мытья. Губки с мягким скелетом использовались для фильтрации воды.

В настоящее время применяется высушенная и измельчённая бадяга в народной медицине для лечения ушибов и ревматизма.

В природе губки являются естественными очистителями воды. Их исчезновение приводит к загрязнению водоёма.

Что мы узнали?

Из доклада для урока 7 класса биологии узнали об особенностях образа жизни, строения, значении, питании, размножении губок. Это примитивные многоклеточные животные, ведущие прикреплённый образ жизни и образованные двумя слоями клеток. Они фильтруют воду, получая из неё пищу, кислород и половые клетки для оплодотворения. В воду поступают продукты обмена, сперматозоиды и оплодотворённые клетки или личинки. Благодаря быстрой регенерации способны размножаться фрагментацией.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.4 . Всего получено оценок: 266.

Морская губка – это древнее морское животное, которое обитает в Средиземном море на глубине от 2-3 метров до 80. Морские губки выбирают чистую теплую воду и каменистое дно, к которому они могут прикрепиться. Добычей морских губок человечество занимается уже 2000 лет! Губки пропускают через себя тонны морской воды, поэтому содержат в себе большое количество полезных микроэлементов, особенно йод, которые так ценит человек! Издревле морские губки добывались профессиональными ныряльщиками, и по сей день этот труд остается ручным. Только в 1860 г в Греции появился скафандр, который позволял ныряльщику дышать под водой с помощью специального приспособления, что немного облегчило работу ныряльщиков. Губки срывают со дна моря поштучно, складывают их в специальные сетки, а потом улов вытаскивают в лодку. На судне другие специально обученные люди обрабатывают эти губки. Губки отбивают, вымачивают в воде, чтобы вымыть из нее всю грязь, черноту, мелкие камушки и мембраны. То, что мы с вами видим, это только скелетная часть губки.

В торговле используют всего 5 видом морским губок, хотя их разнообразие огромно. Больше ценятся губки цельные и те, которые живут глубже в море. Еще ныряльщики проверяют качество губок таким образом: они надавливают на губку пальцами и смотрят. Если губка приняла прежнюю форму, значит, это хорошая губка.

По своему строению губки бывают мелкопористые и крупнопористые. Мелкопористые еще называют шелковыми губками, они самые деликатные и подходят людям с чувствительной кожей и для детей. Это губки для лица. Крупнопористые губки больше подходят для тела, для проведения SPA-процедур и массажей. У меня сейчас есть две морские губки, о которые я хочу вам показать. Об одной губке (под маркой Clarette) я уже рассказывала здесь. Сейчас у меня появилась еще одна губка, мне ее привезли из Греции. Обе губки имеют небольшой размер. И у меня есть догадка, что обе они не цельные, потому что ныряльщики вылавливают большие губки, такая мелочь просто выскочит из сетки. Поэтому в дальнейшем буду делать скидку именно на то, что они все-таки не высшего качества.

Обе губки мелкопористые. Видно, как они отличаются по цвету. Вот это (ниже) греческая губка. Она крупнее и едва умещается у меня в ладони. Цвет она имеет светло-желтый и более округлую фигуру.

А это (ниже) губка марки Clarette. У нее темно-желтый цвет, и другие поры. По размеру она меньше греческой, это видно по ладошке.

А здесь наглядно можно сравнить поры губок. Большая и светлая – греческая. Поменьше и потемнее – Clarette.

Я умывалась обеими губками, смывала ими маски для лица и делала водный массаж. Сразу скажу, что ни одной их них продолжать пользоваться в качестве средства для лица я не буду. Возможно морские губки более высокого качества, цельные, более деликатны к коже, но те, что есть у меня, я такими назвать не могу. Для тела они идеальны – массаж делать ими приятно. Но мою чувствительную кожу лица они все-таки травмируют. Хотя греческая губка помягче, это чувствуется.

Губки прекрасно в себя впитывают воду и другие вещества. Видите, это розовое пятно на губке?

Я помыла ее натуральным мылом с пищевым красителем, и краситель остался в губке. Поэтому их нельзя стирать химией, которая просто съест эти губки. Лучше обрабатывать их мягким моющим средством, например, пенкой для умывания или натуральным мылом.

Губки хороши тем, что неприхотливы в уходе. Достаточно ее промыть, отжать легким сжиманием в кулаке и оставить в проветриваемом помещение на просушку (только не на солнце). Губку нельзя отжимать выкручиванием, как белье. От этого она может порваться. Но как бы бережно вы о ней не заботились, губка служит всего 3-4 месяца.

Вот такое вот чудо нам подарила природа!

А для лица я все же буду использовать конжаковый спонж, о которым скоро и расскажу!

Губка «розовый вазон» (лат. Niphates digitalis) поражает своим разнообразием форм и расцветок. Все губки являются примитивным типом многоклеточных животных, ведущих неподвижный образ жизни. На протяжении многих веков их принимали за растения и называли живыми кустами.

В царство животных губки были зачислены во второй половине XIX века. Хотя многие из нас даже не могут предположить, что натуральные мочалки, которые мы используем для мытья тела, это всего лишь скелеты губок, проживающих в морских глубинах.

Промысел и разведение

Объектом промысла и разведения являются обыкновенные не известковые классы губок. Их добычу осуществляют ныряльщики Красного, Средиземного и Карибского морей, а также Мексиканского залива и Индийского океана. Существует множество ферм, на которых выращиваются туалетные губки.

Пойманный экземпляр тщательно выполаскивают, чтобы избавиться от его квартирантов, затем очищенный скелет поступает на промышленную переработку. В природных условиях губки встречаются самых разных цветов и оттенков.

Распространение

Морские виды этих животных обитают в тёплых водах всех морей Мирового океана. Большинство из них селится на глубине до 500 м, и только самые глубоководные виды могут обитать на глубинах до 7000 м.

Малочисленная группа губок заселяет пресноводные водоёмы. Несмотря от места проживания, все они чувствительны к промышленным загрязнениям, которые во многих случаях приводят к их массовой гибели. Как правило, они приживаются в спокойных водоёмах, богатых на органические остатки.

Размножение

Губки способны размножаться половым и бесполым путём. Последнее происходит при помощи почкования. Кусочек тела передвигается по дну и, закрепившись на неподвижной основе, даёт жизнь новому организму.

У некоторых видов образуются внутренние почки, которые способны пережить неблагоприятные погодные условия. Осенью у пресноводной бодяги образуются геммулы – шарики из скопления живых клеток. Зимой бодяга отмирает, а геммулы, опавшие на дно, с приходом весны превращаются в новую губку. Таким же образом могут размножаться и морские виды, образующие внутренние почки сориты.

Площадь поверхности губки в сравнении с её весом очень большая. Если её высушенный скелет весит 4 г, то площадь её канальцев составляет до 34 кв. м. За один раз губка набирает в себя воды в 30 раз больше веса собственного тела. Чтобы увеличить массу своего тела на 100 г, она должна пропустить через себя до 4000 кг воды.

В одно и то же время женские и мужские особи выбрасывают гаметы в воду, и после оплодотворения яйцеклеток из них получаются планулы – личинки, плавающие в толще воды на протяжении нескольких дней.

Течением они относятся на значительные расстояния от своих родителей. Через несколько дней планулы опадают на дно и превращаются в молодых губок, которые при благоприятных погодных условиях создают целые колонии.

Поведение

В основном губки проживают колониями. Очень редкие виды этих животных могут селиться поодиночке. Пресноводные колонии живут не более одного года, а их морские сородичи более долговечны. Внешний вид губки зависит от места её проживания.

В тех местах, где наблюдается сильное течение, они образуют плоские бугорчатые покровы. На больших глубинах со слабым течением эти животные создают причудливые формы кустов, листьев или веток.

Для существования им хватает небольшое количество мышечных клеток. Проводя жизнь на одном месте, они питаются проплывающими мимо них микроорганизмами и органикой.

Морфология

В парагастральную полость вода попадает через поверхностные поры и канальцы. Хаоноциты, захватив из воды мелкие частицы, переваривают их. Небольшая часть пищи отдаётся археоциатам, которые плавают в мезоглее между стенками тела, а те относят их в наружные слои.

Отфильтрованная вода выталкивается через устье парагистральной полости – оскулум. Жгутики воротничковых клеток способствуют току воды.

Губки выделяют ядовитые вещества, которые защищают их от нападения врагов. Зачастую в их телах поселяются всевозможные беспозвоночные существа, а в самом теле проживают одноклеточные водоросли, простейшие организмы и бактерии.

Описание

По строению своего тела «розовый вазон» Niphates digitalis принадлежит к простейшему типу, который отличается удлинённой мешковидной формой. Внутренний его слой выстлан воротничковыми клетками – хоаноцитами с длинными жгутиками. Наружный слой состоит из плоских клеток пинакоцит.

Хрупкий минеральный скелет Niphates digitalis формируется из скелетных игл, в состав которых входит кремнезём и спонгин. Вещество мезоглея, заполняет собой пространство между двумя слоями клеток и образует стенки тела. Оно содержит археоциты, которые разносят питательные вещества по всему телу и образуют половые клетки.

Продолжительность жизни «розового вазона» достигает 10 лет.

Морская губка — это, пожалуй, один из самых необычных и удивительных представителей животного мира. Использовали их в гигиенических целях еще более 2000 лет назад. И сегодня никакие банные принадлежности, изготовленные из синтетических материалов, по степени воздействия на человеческий организм не смогут сравниться с натуральными губками. Раньше наличие такого аксессуара в ванной комнате было большой редкостью, сегодня же это нежнейшее средство, подаренное нам самой природой, можно встретить практически в любом магазине.

Свойства

Морская обладает уникальными, присущими только ей свойствами. Она гораздо мягче и долговечнее более привычных нам синтетических мочалок, поглощает большее количество воды, не сохраняет посторонние запахи. В сухом виде губка достаточно твердая, но после намокания приобретает невероятную мягкость и шелковистость, оставаясь при этом упругой. Она имеет нежный ворс, благодаря чему кожа отлично очищается и не травмируется. Использовать губку можно даже для детей с рождения, нежную кожу малыша она не повредит.

Применение в косметологии

Морская губка — это продукт, которым невозможно повредить кожу или любую другую поверхность. При использовании данного аксессуара открываются поры эпидермиса, активизируется дыхание клеток, улучшается кровообращение.

При помощи натурального спонжа можно:

Морская как ее правильно использовать?

Для снятия макияжа. Морскую губку смочить водой, нанести на нее привычное средство для демакияжа (пенку, гель, молочко) и строго по массажным линиям смыть косметику.

Для снятия маски. Губку-мочалку смочить водой и без использования косметических средств очистить лицо.

После использования спонж тщательно промыть мылом и отжать (не выкручивать), после — высушить. Нельзя погружать морскую губку в слишком горячую поду и сушить под прямыми солнечными лучами.

Использовать губку можно от 6-и до 12-и месяцев, после чего — сменить на новую.

Боремся с целлюлитом

Благодаря экологически чистой добыче натуральная морская губка сохраняет всю пользу Составляют ее особые волокна, под действием которых улучшается микроциркуляция крови в подкожно-жировой клетчатке, укрепляется мускулатура и Поэтому такая губка достаточно эффективна при коррекции целлюлита. Регулярное ее применение способствует похудению, уменьшению объемов, сокращению жировых отложений. Для того чтобы добиться заметного результата, следует ежедневно во время вечернего душа влажной губкой круговыми движениями по направлению снизу вверх массировать проблемные зоны (ягодицы, бедра, живот, верхнюю часть рук). Завершить процедуру рекомендуется прохладным душем.

Наносим макияж

Отбеленные морские губки класса «премиум», имеющие мелкопористую структуру, используются для нанесения тонального средства типа флюида. Благодаря им можно достаточно экономно расходовать косметические продукты и добиться более естественного вида. Перед применением губку необходимо смочить водой и хорошо отжать, а после использования обязательно выстирать.

Где еще применяют морские губки?

Помимо ухода за телом и лицом, используют такие натуральные мочалки в оптическом и ювелирном производстве. Как материал для фильтра масел и шлифовки поверхностей их применяют в полиграфической промышленности. Также морская губка может использоваться при строительных работах для различных декоративных техник.

В заключение

Очистить кожу от загрязнений, придать ей гладкость и выровнять цвет лица, активизировать регенерацию клеток, ускорить обновление поверхностного слоя дермы — все это под силу такому чудесному продукту, как морская губка. Отзывы испытавших ее действие на себе исключительно положительные. Попробуйте и вы — не пожалеете!

Краб, вероятно, пришел полюбоваться на совершенную структуру скелета стеклянных губок вида Корзинка Венеры

Морские губки - примитивные организмы. Это беспозвоночные животные, которые проводят практически всю жизнь, прикрепившись к скалам или дну. Губки встречаются практически повсеместно, от прибрежных зон до самых глубоких мест в океане. Представлены губки примерно 8000 видов. У них нет настоящих тканей и органов, их функции выполняют отдельные клетки и пласты клеток. Питаются губки, прогоняя воду через собственное тело. Фильтрат, куда попадают мелкие существа и различные органические частицы, и служат питанием для губки.

Есть и хищные губки - их насчитывается около 140 видов. Эти хищники питаются рачками и другими мелкими животными. Для охоты губки семейства Cladorhizidae используют длинные липкие нити клеточного строения. Когда жертва приклеивается к нити, она укорачивается, подтягивает жертву к губке, которая постепенно обволакивает жертву и переваривает. Фильтрацию воды губки используют не только для получения пищи, но и для того, чтобы получить кислород для тканей тела. По словам специалистов, каждый день многие виды губок прокачивают через себя объем воды, в 20000 превышающий их собственный объем тела. Одним из самых необычных видов губок - Cladorhizidae. Этих существ можно назвать живым оптоволокном.

Эта губка относится к классу стеклянных губок (шестилучевые губки), которые создают свою основу из диоксида кремния. Эти живые организмы очень красивы, поскольку нити «скелета» переплетаются в самых необычных сочетаниях. Стеклянные губки типа Cladorhizidae обычно соседствуют с креветками, которые занимают внутреннюю полость скелета. Размер стеклянных губок достигает 20-30 сантиметров.

Стеклянными губками ранее интересовались специалисты из Bell Labs. Представители компании, изучив волокна скелета, сделали вывод, что материал по структуре схож с оптоволокном. Длина волокон губок составляет 5-15 см, а диаметр - 40-70 микронов. Структура волокон сложная, они являются многослойными объектами. Центром является стержень из, фактически, кварцевого стекла. Этот стержень окружен слоями органики и оболочки. Причем оболочка имеет специальную структуру, которая обеспечивает возможность проводить свет по искусственным волокнам.

Специалистов из Bell Labs удивило то, что губки создают свои волокна в воде, при низкой температуре. Человек же производит оптоволокно с помощью дорогого оборудования при высоких температурах в специальных печах. По мнению специалиста Джоанны Айзенберг, губки могут быть примером альтернативного способа производства оптоволокна. Причем особенностью материала, производимого губками, является его прочность и гибкость. Такие волокна гораздо менее хрупкие и практически не трескаются. Их можно без проблем связать в узел, оптические свойства канала при этом практически не пострадают. Свет по таким волокнам проходит очень хорошо, поскольку губки используют при формировании своего стеклянного скелета ионы натрия, улучшающие оптические свойства материала. Естественно, натрий добавляется этими организмами в условиях все той же низкой температуры в водной среде. Для производителей оптоволокна контроль ионов натрия в производственном процессе до сих пор представляет собой проблему.

В Bell Labs изучили строение оптоволокна губок, выяснив, что оно состоит из нескольких слоев. Оптические свойства каждого слоя различаются. Как уже говорилось выше, центром оптоволокна губки является стержень из чистого кварцевого стекла. Концентрические слои стекла окружают стержень по мере роста губки. Именно такая структура делает волокно, формируемое губкой, очень стойким к разломам и трещинам. Отдельные слои склеиваются вместе при помощи особого органического клея. По мере формирования скелета отдельные волокна переплетаются вместе, и формируют нечто, похожее на решетку.

Структура скелета стеклянных губок имеет много общего со структурой зданий и сооружений, создаваемых человеком. Правда, «здания», которые создает губка, в 1000 раз меньше большинства объектов такого типа, создаваемых человеком. На фото показаны Швейцарская башня из Лондона, Hotel De Las Artes из Барселоны и структурный элемент Эйфелевой башни

Решетка усиливается особым веществом (мезоглея), и скелет губки под влиянием мезоглеи и оболочки волокон становится довольно прочным. По словам специалистов, такая структура похожа на ту, что используется архитекторами, создающими здания в сейсмически опасных зонах. Слегка деформироваться такой материал может, но сломать его очень трудно. Эволюционируя, губки научились строить максимально прочные скелеты из минимального количества материала. Исследователи говорят, что губка использует ровно столько материала, сколько требуется, и не более.

Интересно, что губки вида Euplectella aspergillum (уже упоминавшаяся выше «Венерина корзинка») крепится к дну при помощи эластичных стеклянных иголок-спикул, диаметр которых составляет 50 микрон. Длина их может достигать 10 сантиметров. Эти спикулы очень крепкие, так что разорвать их, оторвав губку, очень сложно.

В прошлом году ученые, изучающие стеклянных губок, провели моделирование механических свойств искусственных волокон этих существ. Целью был поиск оптимальной последовательности толщины цилиндров для достижения максимальной прочности скелета на разрыв. Как оказалось, расчетные параметры очень близки к реальным. Губки используют уменьшение толщины от центра к краю.

Джоанна Айзенберг утверждает, что скелет стеклянных губок - одно из лучших решений в инженерной механике. Возможно, этот материал сможет помочь человеку открыть новые возможности материаловедения и усовершенствовать инженерное проектирование. Структура эта очень сложная, это касается как отдельных волокон, так и всего скелета в целом. «Это ставит меня в тупик. Я не могу представить, как губки формируют свой скелет из отдельных волокон, создавая почти идеальные структуры», - заявила Айзенберг. Сейчас ученые предполагают, что в центре каждого волокна при его формировании есть белок, играющий важную роль в создании как стержня, так и всего оптоволокна в целом.

«Удивительно, сколько инженерных методов строительства используют губки для создания скелета», - говорит Джеймс Вивер, ученый из Калифорнийского университете в Санта-Барбаре.