что такое лучевая симметрия в биологии
Какие животные имеют лучевую симметрию? И как она влияет на их жизнь
Каких только животных не встречается на нашей планете! Некоторые поражают своими размерами, кто-то удивляет повадками и образом жизни, другие отличаются невероятной окраской.
Но самыми поразительными по строению тела являются все-таки морские и океанские обитатели. Их форма тела может быть очень необычной, так как обладает особой симметрией, нехарактерной для наземных животных. Это лучевая симметрия.
Типы симметрии тела у животных
Всех животных по типам симметрии тела можно разделить на четыре группы:
Каждая перечисленная группа организмов извлекает для себя определенную выгоду из своего строения. Так, например, билатеральные животные могут свободно передвигаться прямо, поворачиваясь в стороны. Животные с радиальной симметрией способны ловить добычу с разных сторон. Асимметричным организмам удобно так передвигаться и приспосабливаться к условиям среды.
Лучевая симметрия: что это
Основной отличительной чертой животных, обладающих радиальной симметрией, является их необычная форма тела. Они, как правило, куполообразные, цилиндрические или в форме звезды или шара.
Через тело таких организмов можно проводить много осей, относительно каждой из них найдутся две совершенно симметричные половинки. Такое приспособление дает им возможность иметь ряд преимуществ:
Характеристика радиальной симметрии тела
История возникновения такого приспособления, как радиальная симметрия тела, уходит своими корнями к предкам животных типа Кишечнополостных. Именно они вели совершенно сидячий, неподвижный образ жизни и были прикреплены к субстрату. Им была выгодна такая симметрия, и они дали ей начало.
То, что сейчас многие активно плавающие животные все равно лучевую симметрию имеют, говорит о ее нередуцированности в ходе эволюции. Однако свое прямое назначение данная особенность уже не выполняет.
Значение лучевой симметрии
Ведь животные, имеющие лучевую симметрию, не способны были себя защитить, убежав от хищника, не могли и спрятаться. Поэтому единственным вариантом защиты стало ощутить приближение опасности с любой стороны тела и вовремя отреагировать защитными механизмами.
Кроме того, добывать себе пропитание, когда ведешь сидячий образ жизни, довольно сложно. А радиальная симметрия позволяет улавливать малейшие источники пищи вокруг всего тела и быстро на них реагировать.
Таким образом, лучевая симметрия тела дает крайне важные механизмы самообороны и пропитания для животных, ею обладающих.
Примеры животных
Можно привести множество примеров животных, обладающих радиальной симметрией. Их огромное видовое и численное многообразие украшает собой морские и океанские днища и толщи воды, позволяет человеку восхищаться затейливостью природы и красотой подводного мира.
Какие животные имеют лучевую симметрию? Например, такие как:
Это самые распространенные примеры лучевой симметрии тела у животных. Существуют и другие животные, малоизученные, а, возможно, и вообще еще не открытые, для которых характерна такая особенность телосложения.
Кишечнополостные
Данный тип животных включает в себя три основных класса, общей особенностью представителей которых является то, что все они животные с лучевой симметрией. В жизненных циклах преобладает либо стадия свободноплавающей медузы, либо стадия прикрепленного к субстрату полипа. Отверстие одно, выполняет функцию ротового, анального и полового. Для защиты используют ядовитые стрекательные клетки.
Всего насчитывают примерно 9000 видов представителей данного типа животных.
Иглокожие
Еще какие животные имеют лучевую симметрию? Конечно, всем известные и очень красивые, необычные и яркие иглокожие. Данный тип насчитывает порядка 7 тысяч видов этих удивительных представителей морской фауны. Выделяют пять основных классов:
Образ жизни может быть как подвижным, так прикрепленным (морские лилии). Тело двухслойное, ротовое отверстие выполняет функцию анального и полового. Наружный скелет достаточно прочный, известковый, красиво украшен цветными узорами.
Личинки этих животных имеют билатеральную симметрию тела, и только взрослые особи доращивают лучи до радиальности.
Гребневики
Чаще небольшие по размерам животные (до 20 см), у которых абсолютно белое, полупрозрачное тело, украшенное рядами гребенок. Этот тип животных считается одним из самых древних. Гребневики хищники, поедают рачков, мелких рыб и даже друг друга. Очень интенсивно размножаются.
В строении тела появляется третий зародышевый листок. Ротовое отверстие на верхней части тела, ведут свободноплавающий образ жизни. Самыми распространенными видами считаются:
Их радиальная симметрия, так же как и лучевая симметрия кишечнополостных некоторых видов, слабо выражена. Форма тела напоминает мешок или овал.
Обобщение
Что такое лучевая симметрия в биологии
Лучевую симметрию имеет речная гидра,так как это сидячий организм! Планария — плоский червь, в связи с подвижным образом жизни она имеет двусторонне-лучевую симметрию.
Плоские черви являются первыми двусторонне-симметричными животными.
Правая сторона выглядит как зеркальное отражение левой. Все органы планарии также расположены в строгом порядке по обе стороны воображаемой плоскости, проходящей вдоль тела животного. В отличии от лучевой симметрии кишечнополостных такую симметрию называют двусторонней.
Простите, но типы симметрии у животных бывают: А — радиально-лучевая симметрия; Б — радиальноосевая симметрия у кишечнополостных; В — двусторонняя симметрия; бывают ассиметричные, но двусторонне-лучевой симметрии не бывает
А в чем разница между радиально-лучевой и радиально-осевой симметрией?
Элементами симметрии являются точка (центр), линия (ось) и плоскость. Прекрасный пример радиально-лучевой симметрии дают радиолярии. Сходственные части тела расположены вокруг центра симметрии в радиальном направлении.
Радиально-лучевая симметрия свойственна организмам, взвешенным в воде и имеющим со всех сторон одинаковую среду, в силу чего и реакция организма «одинакова во все стороны».
Кишечнополостным, как сидячим, так и пелагическим (медузы), свойственна радиально-осевая симметрия, при которой сходственные части расположены вокруг оси вращения, причем эта симметрия может быть самого различного порядка в зависимости от того, на какой угол следует повернуть тело животного, чтобы новое положение совпало с исходным. Таким образом, может получаться 4-, 6-, 8лучевая симметрия и более, до симметрии порядка бесконечности.
Тип кишечнополостные
Ароморфозы кишечнополостных
В типе кишечнополостные нас более всего интересует подтип стрекающие, в составе которого имеются три класса, о которых мы будем говорить подробно: гидроидные, сцифоидные, коралловые полипы.
При ударе стрекательной нити об организм-мишень, внутрь ткани впрыскиваются нейротоксины и добыча оказывается парализованной. После этого кишечнополостные легко овладевают добычей, и, перемещая ее в гастральную полость, переваривают.
Дифференцировка клеток, их специализация способствовала появлению тканей у кишечнополостных, обособлению наружного и внутреннего слоев.
Посмотрите на схему (ниже) строения стенки тела гидры. Попробуйте сами дать определения и назвать функцию каждого из указанных элементов.
Именно у кишечнополостных мы впервые отметим появление нервной системы. Она диффузного (сетчатого) типа, то есть нервные клетки распределены в эктодерме равномерно, нигде мы не найдем скопления нервных клеток (нервных узлов, нервных стволов).
Заметьте, само название типа «Кишечнополостные» напоминает вам об этом ароморфозе.
Размножение кишечнополостных
У некоторых кишечнополостных имеются жизненные циклы со сменой форм: полипа (сидячая) и медузы (плавающая).
Приглашаю вас в увлекательное путешествие на глубины океана, в мир обожаемых нами кишечнополостных! В следующих темах мы подробнее поговорим о представителях кишечнополостных и получим несравненное удовольствие.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Тема. Два типа симметрии как отражение образа жизни. Способы передвижения животных
Тема. Два типа симметрии как отражение образа жизни.
Способы передвижения животных
1. Организационный момент
Приветствие учеников, проверка их готовности к уроку. Создание рабочего настроения.
2. Мотивация учебной деятельности
«. Быть прекрасным означает быть симметричным и пропорциональным» (Платон).
Слово учителя
Трудно найти человека, который бы не имел хоть какого-то представления о симметрии. «Симметрия»
— слово греческого происхождения. Оно, как и слово «гармония», означает соответствие,
наличие определенного порядка, закономерности в расположении частей.
Природа-удивительный творец и мастер. Все живое в природе имеет свойство
симметрии.
Если сверху посмотреть на любое насекомое и мысленно провести посередине прямую
(или плоскость), то левые и правые половинки насекомых будут одинаковыми и по
расположению, и по размерам, и по окраске. Ведь мы и разу не видели, чтобы в
жука или стрекозы или другого насекомого конечности слева были бы ближе к голове,
чем справа, а правое крыло бабочки или солнышка было бы большим, чем левое. Такого в
природе не бывает, иначе насекомые не смогли бы летать.
Симметричность, свойственную живой природе, человек использовал в своих достижениях,
изобретя самолет, создав уникальные здания архитектуры. Да и сам человек есть
фигурой симметричной.
Сообщение темы урока. Определение вместе с учениками цели и задач урока.
3. Усвоение нового материала
1. Два типа симметрии как отражение образа жизни
Слово учителя
Симметрия в пространстве-это красивое, гармоничное и уравновешенное пропорциональное
соотношение частей или элементов различных форм предметов, организмов или объектов.
В пространстве вокруг нас можно наблюдать очень много неодушевленных предметов
симметричной формы. Живые организмы, как простейшие, так и сложные высокоорганизованные,
также в своем строении имеют элементы симметрии.
Вопросы к ученикам:
— Вспомните из курса математики, что такое симметрия.
Ожидаемый ответ учеников:
Симметрией тела называют определенный геометрический порядок в расположении подобных
частей тела.
— Что является элементами симметрии?
Ожидаемый ответ учеников:
Элементами симметрии являются центр симметрии, линия (ось) и плоскость.
Словарная работа
Плоскость симметрии-плоскость, делящая объект на две равные (зеркально
симметричные) части.
Ось симметрии-прямая линия, при повороте вокруг которой на некоторый угол, меньший по
360°, объект совпадает сам с собой.
Центр симметрии-точка, делящая пополам все прямые линии, соединяющие подобные
точки объекта.
Обычно через центр симметрии проходят оси симметрии, а через ось симметрии —
плоскости симметрии.
Рассказ учителя
Симметрия в биологии — это закономерное расположение подобных (одинаковых) частей
тела или форм живого организма, совокупности живых организмов относительно центра или оси
симметрии.
Вопросы к ученикам:
— Вспомните, какие симметрии тела характерны для изученных вами животных. (Лучевая
(радиальная) и двусторонняя.)
Технология » Микрофон»
— Что такое радиальная (лучевая) симметрия?
— Как она проявляется у животных?
Обсуждение ответов учащихся, формулировка понятия.
Радиальная симметрия — форма симметрии, при которой тело совпадает само с собой при
вращении объекта вокруг определенной точки или прямой. То есть если животное будет
вращаться вокруг этой оси на определенный градус, то она будет совпадать сама с собой. В
радіальносиметричних существ есть верхняя и нижняя части, но правой и левой, передней и
задней нет.
Технология » Микрофон»
— Что такое двусторонняя симметрия?
— Как она проявляется у животных?
Обсуждение ответов учащихся, формулировка понятия.
Двусторонняя симметрия-это симметрия зеркального отражения, при которой объект имеет
одну плоскость симметрии, относительно которой две его половины зеркально симметричны. У животных
двусторонняя симметрия проявляется в схожести или почти полной идентичности левой и
правой половин тела.
Проектирование изображения на экран
1 — двусторонняя симметрия, 2 — лучевая симметрия
Работа в парах
Задача:
— Приведите примеры животных, которым присуща лучевая и двусторонняя симметрия.
(Один ученик приводит пример животного, которое имеет лучевую симметрию тела, а другой —
двустороннюю, потом-наоборот.)
Вопросы к ученикам:
— У каких животных впервые появилась двусторонняя симметрия тела? (Плоские черви.)
«Мозговой штурм»
— С чем связано формирование различных видов симметрии у животных?
Ожидаемый ответ учеников:
Формирование различных видов симметрии тела связано с определенным типом питания,
характером движения животного и средой обитания.
— Каковы особенности среды обитания и характера движения
променевосиметричних организмов?
Ожидаемый ответ учеников:
Лучевосимметричные формы связаны со средой, однородной по трем
измерениями, да с неподвижным, малоподвижным или пассивным характером движения.
— С чем связано возникновение двусторонней симметрии?
Ожидаемый ответ учеников:
У животных появление двусторонней симметрии тела связано с ползанием по субстрату (по дну
водоема), в связи с чем появляются спинная и брюшная, а также правая и левая
половины тела. В общем, среди животных двусторонняя симметрия более выражена в активно
подвижных форм, чем у сидячих.
Рассказ учителя
У животных с двусторонней симметрией один конец тела становится передним и к нему
смещаются ротовое отверстие и органы чувств, поскольку этот конец первым наталкивается на
источники раздражений. Сюда же перемещается и центр нервной системы — «мозг».
Таким образом формируется главный отдел тела. Главная ось тела проходит от
переднего полюса, где размещено ротовое отверстие, к заднему, где размещен
анус. Поэтому единую плоскость симметрии можно провести вдоль главной оси
тела, которая разделяет его на левую и правую половины.
Технология » Микрофон»
— Какое значение имеет передвижение в жизни животных?
Передвижение способствует активному отыскиванию пищи и ее захвату. Животным,
способным к быстрому передвижению, легче защищаться от неблагоприятных условий
существование, от разных врагов. Кроме того, благодаря перемещению происходит
расселение вида, захват новых территорий с несколько отличными условиями жизни.
— Какие вы знаете способы передвижения животных? (Плавание, ползание, лазание,
хождение, бег, прыгание, летание, планирование.)
«Мозговой штурм»
— Каковы основные причины выработки у животных различных способов передвижения?
Обсуждение ответов учащихся.
Рассказ учителя
Особенно разнообразны способы передвижения наземных четвероногих животных.
Подавляющее большинство их может не только ходить, но и бегать, прыгать, плавать, некоторые
планерують. У них наблюдаются различные виды ходьбы (аллюра): очень медленный,
быстрый или медленный рысеобразный шаг, быстрая рысь, иноходь, галоп.
Самый медленный вид ходы — это шаг, при котором животные по очереди очень медленно
опираются на три или четыре ноги, вынося одну из них вперед. Так двигаются,
например, черепахи. Неслучайно медлительность их передвижения вошла в поговорку. За
час они проходят примерно 400 м. Но даже среди пресмыкающихся есть животные, которые
передвигаются очень быстро. К ним относятся многие ящерицы — обитатели открытых
пространств (степей, пустынь, полупустынь). Такие ящерицы не ползают на брюхе, а бегают
на вытянутых ногах с высоко поднятым брюхом.
За скорость передвижения некоторые из ящериц получили соответствующие названия: прыткая
ящерица, быстрая ящерица. К скоробегающим относятся агамы, песчаная, такирная и другие
круглоголовки, наземные виды игуан, настоящие ящерицы и др. Для них характерно
передвижение быстрой рысью, а некоторые из них при быстром беге поднимают передние
конечности и двигаются только на задних (некоторые игуаны, южноамериканские ящерицы-
бегуны и тому подобное).
Самым быстрым видом передвижения является галоп. Он характерен для некоторых млекопитающих:
почти всех копытных, хищников, зайцеобразных.
Работа в группах (или парах, если в классе мало учеников)
Задачи для групп:
— Охарактеризовать способы передвижения животных по
плану:
1. Способ передвижения.
2. Примеры животных, способных к такому способу передвижения.
3. Образ жизни животных.
4. Особенности строения животных, связанные со способом передвижения.
I группа-плавание.
II группа-ползание.
III группа-лазание.
IV группа — прыжки.
V группа-летание.
VI группа-планирование.
Что такое радиальная симметрия? (с примерами)
радиальная симметрия, также называется актиноморфная, линейная или регулярная симметрия, которая напоминает конус или диск, симметричный относительно центральной оси. Животные, которые представляют радиальную симметрию, симметричны вокруг оси, которая проходит от центра ротовой поверхности, где расположен рот, к центру противоположного конца или аборального.
Эта симметрия считается примитивным или наследственным состоянием и встречается в первых семействах растений, появившихся на планете до настоящего времени. У современных растений радиальная симметрия наблюдается примерно в 8% всех семейств.
Радиальная симметрия проявляется в сидячих организмах (без поддержки или неподвижных тел), таких как морской анемон, плавающие организмы, такие как медузы, и медленно движущиеся организмы, такие как морские звезды. Почти все медузы имеют четыре радиальных канала и, как полагают, имеют радиальную симметрию.
Радиальная симметрия обычно связана с предложением вознаграждений за опыление: полное кольцо нектарной ткани вокруг основания яичника или ряд отдельных нектариев, связанных с количеством присутствующих лепестков, а также масса центральных пыльников.
Радиальные цветы обеспечивают легкий доступ для посетителей и могут служить пищей для различных насекомых, среди которых: жуки, чешуекрылые и мухи, которые предпочитают этот тип цветов.
Способ кормления насекомых варьируется от одного вида к другому. Некоторые делают это неорганизованно, они просто приземляются и кормятся. Другие (пчелы) более организованы и выполняют осторожную и методичную работу вокруг кольца нектара: они делают полный круг вокруг всех лепестков, следуя приказу, перед тем как уйти в отставку..
Из чего он состоит??
У животных, которые представляют эту симметрию, нет брюшной, спинной, головы или хвоста или хвостовой области. Другими словами, у этих существ нет ни правой, ни левой стороны, ни передней, ни задней, ни верхней, ни нижней поверхностей..
Обычно они неподвижны: кишечнополостные (гидра), гребневики и иглокожие. Когда организм радиально симметричен, он имеет вид торта, который при разрезании представляет почти идентичные части.
Преимущество радиальной симметрии для организмов, обладающих ею, состоит в том, что они имеют одинаковое количество возможностей находить пищу или хищников в любом направлении..
Радиальная симметрия была использована в таксономии биномиальных животных в качестве эталона для классификации видов радиата (животных с радиальной симметрией). Этот класс был частью классификации животного мира Джорджа Кювье.
Специальные формы радиальной симметрии
Tetramerismo
Это симметрия четырех радиусов или каналов в радиальной плоскости тела, представленная медузой.
Пентамерия, пятиугольная или пятиугольная симметрия
Индивид делится на пять частей вокруг центральной оси, между которыми расстояние между ними составляет 72 °..
Echinoderms, такие как морские звезды, морские ежи и морские лилии, являются примерами пентамерии: пять рук расположены вокруг рта. У растений мы видим пентамерную или пятикратную радиальную симметрию в расположении лепестков и в плодах, которые имеют семена.
Гексамеризм или гексарадиальная симметрия
Структуры организмов имеют плоскость тела из шести частей. В эту группу входят кораллы Hexacorallia с шестиполосными полипами внутренней симметрии и щупальцами, кратными шести, и морскими анемонами Anthozoa.
Октамеризм или октарадиальная симметрия
Разделение тела на восемь частей. Здесь находятся кораллы подкласса Октокораллии с полипами с восемью щупальцами и октамерной радиальной симметрией. Отдельным случаем является осьминог, который, несмотря на наличие восьми рук, обладает двусторонней симметрией.
Примеры радиальной симметрии
Цветы, называемые актиноморфными, представляют собой цветы, которые представляют радиальную симметрию и выглядят одинаково с любого направления, облегчая распознавание узоров. Лепестки и чашелистики практически идентичны по форме и размеру, и, будучи разделенными по любой из своих плоскостей, они останутся равными частями.
Многие цветы, такие как одуванчики и нарциссы, радиально симметричны.
Животные, принадлежащие к типу Cnidaria и Echinodermata, являются радиально симметричными, хотя многие морские анемоны и некоторые кораллы определяются с двусторонней симметрией наличием простой структуры, сифоноглифо.
Некоторые из этих образцов имеют нерадиальные части, такие как щелевидные ущелья морских анемонов, часто также присутствующие у некоторых животных..
Как личинка, маленькая морская звезда выглядит совершенно иначе, чем звезда, напоминающая инопланетный космический корабль с кончиками щупалец, выступающими из центрального колокола.
Как взрослые, большинство морских звезд имеют пятистороннюю симметрию (радиальная симметрия пентамера). Вы можете двигаться в разных направлениях, руководствуясь любым из его пяти рук. Если бы вы могли согнуть каждую из пяти рук, каждая половина была бы расположена точно над другой.
Пример из практики: морская звезда
Исследования, проведенные Chengcheng Ji и Liang Wu из Сельскохозяйственного университета Китая, обнаружили, что у морских звезд могут быть скрытые двусторонние тенденции, которые появляются во времена стресса.
На личиночной стадии этот вид имеет головку и явно двусторонний. Их пятисторонняя симметрия проявляется только тогда, когда они вырастут, но Джи и Ву считают, что морские звезды никогда не забывают свои двусторонние начала..
В ходе эксперимента ученые подвергали воздействию более тысячи образцов в различных ситуациях, чтобы наблюдать за их реакцией. Первый тест состоял в том, чтобы переместить животных в новое пространство и посмотреть, какие руки они использовали для перемещения.
Другое испытание состояло в том, чтобы повернуть тела, и было замечено, что, когда вверх ногами, звезды толкаются двумя руками к земле в качестве опоры, а затем они сталкиваются с противоположной стороной, чтобы повернуться и остаться в положении..
Наконец, звезды были помещены в неглубокое пространство, и на спину вылили раздражающую жидкость, и животные сразу же ушли, чтобы двигаться.
Испытания показали, что морские звезды имеют скрытую двустороннюю симметрию и что они движутся в выбранных направлениях. Этот тип ответа ясно подтверждается, когда они находятся в стрессовых ситуациях, таких как необходимость бежать или обернуться, чтобы восстановить свое положение. Если у них есть предпочтительный адрес, они могут быстрее принимать решения во времена опасности
Различия между радиальной и двусторонней симметрией
В природе они имеют большое разнообразие цветов, которые подразделяются на две основные формы: цветы радиальной симметрии или актиноморфы (жасмин, роза, гвоздика, лилия) и цветы двусторонней симметрии или зигоморфы (орхидея)..
Наблюдения, сделанные на ископаемых цветках, показывают, что радиальная симметрия является наследственной характеристикой. Напротив, двусторонняя симметрия является продуктом эволюции вида, даже независимо в разных семействах растений..
Некоторые исследователи изучили тот факт, что, по-видимому, естественный отбор благоприятствует условию двусторонней симметрии над радиальным.
Наблюдение за эволюцией формы цветов показывает, что насекомые-опылители предпочитают цветы с двусторонней симметрией, поэтому этот тип симметрии предпочтителен с точки зрения эволюции..
Учись с Erysimum mediohispanicum
Хосе Гомес и его команда из Университета Гранады в Испании использовали 300 растений этого вида Erysimum mediohispanicum, типично для юго-восточных гор Испании. Это растение обладает особой характеристикой: на одном растении образуются цветки радиальной симметрии и цветки двусторонней симметрии..
Первым этапом исследования была идентификация насекомых-опылителей из 2000 отдельных наблюдений, каждая из которых длилась одну минуту..
Из этих наблюдений было установлено, что наиболее частым посетителем был маленький жук (Meligethes maurus) с частотой 80% по сравнению с другими видами.
Чтобы определить, какой тип цветка предпочитали насекомые, использовалась методика, известная как геометрическая морфометрия: измерение трехмерной формы цветов, чтобы определить, является ли их симметрия радиальной или двусторонней..
Анализ результатов показал, что жуки предпочитают цветы двусторонней симметрии, демонстрируя их определяющую роль в естественном отборе. Кроме того, было отмечено, что цветы двусторонней симметрии дают больше семян и больше дочерних растений..
По-видимому, предпочтение двусторонней симметрии относительно радиальной симметрии связано с расположением лепестков, которое облегчает посадку насекомых в цветке..