I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY Pracovní list č. 3 Žahavci Pro potřeby projektu MAN zpracoval: Mgr. David Koval
1. Myšlenkové mapy Zamyslete se nad klíčovým slovem žahavci a vytvořte k němu myšlenkovou mapu. Dbejte na to, aby vaše mapa byla přehledná, srozumitelná a přiměřeně obsáhlá. žahavci Nyní se zamyslete nad dvěma typy textů - populárně naučnými texty a učebními texty. Do následujících dvou jednoduchých myšlenkových map zapište vždy čtyři asociace, které vás v souvislosti s těmito typy textů napadají. populárně naučné učební
2. Populárně naučné a učební texty Populárně naučné a učební texty představují dva odlišné způsoby, jak prezentovat informace. První kategorie se vyznačuje vyšší mírou atraktivity pro čtenáře, jelikož takové texty neobsahují příliš mnoho odborných termínů, a ty jsou navíc doplněny celou řadou méně podstatných, avšak zajímavých informací. Rovněž výrazové prostředky jsou méně formální, což však může vést k používání vědecky nesprávné terminologie. Učební texty jsou naopak postaveny výhradně na klíčových informacích a nepodstatné informace se v nich takřka neobjevují. Mají formální ráz, striktně dodržují vědecky správnou terminologii a laické veřejnosti proto mohou připadat příliš strohé. Pro studijní účely jsou ovšem vhodnější. Následující dva texty o žahavcích reprezentují oba výše zmíněné typy. Pozorně si je přečtěte a do srovnávací tabulky za nimi doplňte vždy alespoň dva příklady z textů. Když se medúzy zblázní Tiše se vznášející mořské medúzy spíše než živočichy připomínají zapomenuté závoje mořských víl. Jejich tichá důstojnost však v poslední době zavdává čím dál více příležitostí k panice než k obdivu. Vypadá to totiž, že se populace medúz v řadě moří a oceánů zbláznily a začaly se nápadně přemnožovat. Ztrpčují tak život nejen rybářům a turistům, ale mění i charakter oceánských ekosystémů. Medúzy patří k nejstarším ze všech organismů, které lze v současnosti na Zemi najít. V nedávné době byly objeveny fosilní pozůstatky medúz, které dokazují, že na Zemi žily již před 500 miliony let. A nejen to. V té době se již vyskytovala velká řada druhů, což naznačuje, že celá skupina měla za sebou již velmi dlouhé období vývoje. Připočteme-li navíc fakt, že rosolovitá těla medúz nejsou ideálním materiálem ke zkamenění, vyjde nám, že nejstarší medúzy se musely objevit na Zemi ještě výrazně dříve. Dost možná se tak stalo dlouho před začátkem prvního geologického období prvohor, kambria, během takzvaného ediakarského období (před 630 540 miliony let). Takové tvory už lze skutečně považovat za živoucí posly minulosti! V jednoduchosti je síla O pradávném původu medúz vypovídá také jejich jednoduchá stavba těla. Jedná se o nejjednodušší organismy, které se dokážou alespoň částečně samy pohybovat. Medúza je ve své podstatě jen jakýmsi pytlíčkem, uvnitř něhož dochází k trávení potravy. Jako všichni příslušníci kmene žahavců (Cnidaria), do kterého patří medúzy společně s korály, sasankami a nezmary, se tělo medúz skládá pouze ze dvou zárodečných listů (většina živočichů má tři). Chybí jim proto také většina orgánů, bez kterých si živočichy většinou nedovedeme představit nemají kosti, srdce ani mozek. Do tělní dutiny vede pouze jeden otvor, blastopór, který slouží zároveň jako ústní i řitní otvor. Celé její rosolovité tělo je tvořeno z 95 % vodou, což vysvětluje, proč se po vytažení z vody změní v beztvarou rosolovitou hmotu. (Pro srovnání my suchozemští lidé jsme oproti medúzám výrazně pevnější voda nás tvoří jen z 65 %). To, že takto jednoduché organismy přežily až do dnešních dnů, je pro evoluční biology důležitým svědectvím. Dokazují, že evoluce se nemusí ubírat pouze jenom směrem ke vzrůstající komplexitě.
Od vajíčka k plovoucímu zvonu Klíčem ke schopnosti medúz zaplavit svými těly oceány je jejich nebývalá schopnost reprodukce. Většina z nich prochází během svého vývoje cyklem, který odborně označujeme jako rodozměnu neboli metagenezi. V praxi to znamená, že cesta od vajíčka k dospělé medúze nevede přímo. První fáze vývoje jde ještě tradiční cestou. Aby vznikla drobná larvička, zvaná planula, musí se spojit vajíčko a spermie, které pocházejí od rodičů různého pohlaví. Každá dospělá medúza dokáže produkovat pohlavní buňky v obrovském množství u některých druhů je to i 40 000 vajíček denně. Vzniklá larvička se přichytí na pevném podkladu na oceánském dně a tak dlouho se krmí, dokud nevyroste do podoby polypa (podobného například našim nezmarům), nepohlavní fáze vývojového cyklu. Polypi medúz jsou pro vědu často záhadní zdaleka ne u všech druhů dokázali vědci toto stádium objevit a velmi málo víme i o jejich způsobu života. V této podobě může organismus přečkat velmi dlouhou dobu a čekat na příznivé podmínky, kdy dojde k náhlé explozi a z polypů se začnou raketovým tempem odškrcovat malé medúzky (odborně říkáme tomuto procesu strobilace). Poté, co tito caparti dorostou do dospělých jedinců, se mohou opět začít pohlavně rozmnožovat a celý cyklus se uzavírá. Zvon největší medúzy talířovky obrovské (Cyanea capillata arctica) dorůstá až průměru dvou metrů. Medúzy ohrožují turisty i rybáře V posledních letech se začala objevovat obrovská hejna různých druhů medúz na mnoha místech, kde byly jejich populace dříve spíše řídké. Jedná se zejména o místa ležící v blízkostech mořských pobřeží, kam vyrážejí za svým úlovkem rybářské lodi a kam se jezdí mnoho lidí rekreovat. Rybáři si pak stěžují na menší úlovky i na to, že jim těla medúz ucpávají sítě i motory lodí, turisté musí zase prchat před nebezpečným žahnutím. K masovým výskytům medúz začalo najednou docházet na různých místech. V Beringově moři mezi Aljaškou a Čukotkou, v Černém i Kaspickém moři, u pobřeží Kypru, u pobřeží Číny a Japonska, v okolí Azorských a Britských ostrovů, v Tichém oceánu u pobřeží Kalifornie, na Filipínách a na Havaji. S nájezdy medúz zápasí v poslední době čím dál tím více i oblíbená letoviska na Jadranu a na pobřeží Středozemního moře. Vědci nyní stojí před otázkou jak tyto náhlé nálety medúz vysvětlit. Díky nedostatku informací o biologických cyklech medúz však mezi nimi nevládne jednoznačná shoda. Jedná se zřejmě o velmi komplexní jev, který může, ale také nemusí souviset s lidskou činností. Nárůst populací medúz může být ovlivněn tím, že rybolov snižuje v moři počty jejich přirozených predátorů. Na vině může být také pozvolné oteplování oceánů či jejich znečišťování, zejména splašky v pobřežních oblastech. Claudia Millsová z univerzity v americkém Washingtonu však nabádá k opatrnosti ohledně svalování viny na člověka: O populacích a ekologických datech medúz a žebernatek víme zatím tak málo, že nejsme schopni rozlišit mezi přirozenou fluktuací populací a dlouhodobými a možná nevratnými změnami. Zdroj: 21. STOLETÍ REVUE OBJEVŮ, VĚDY, TECHNIKY A LIDÍ - zkráceno a upraveno 1
Kmen: CNIDARIA (ŽAHAVCI) je tvořen vodními, převážně mořskými živočichy s radiální symetrií a tělní organizací ustrnulou na stádiu gastruly. Povrch jejich obvykle váčkovitého těla je krytý jednovrstevným epitelem ektodermem (také ektodermis), ve kterém jsou mimo jiné obsaženy žahavé buňky. Uvnitř trávicí dutiny (láčky) je jednovrstevný entoderm (gastrodermis). Mezi těmito vrstvami je různě silná rosolovitá nebuněčná mesoglea, ale na rozdíl od houbovců již bez volných buněk. Tělo má jeden přijímací a současně vyvrhovací otvor, obvykle s chapadly kolem ústí. Nervová soustava je tvořená sítí rozptýlených nervových buněk s náznaky koncentrace v ganglia či prstence. Svalovina je ve formě myoepiteliálních buněk tvořících již zmíněné základní epitely. Dýchání probíhá pouze difuzí tkáněmi. Oběhová soustava také chybí. Cnidaria se obvykle vyskytují ve dvou tělních typech: polyp - je přisedlé stadium žijící solitérně nebo v koloniích, jeho mesoglea je většinou slabě vyvinuta, množí se obvykle nepohlavně - pučením; zvláštním pučením na něm může vznikat další stadium - medúza, která žije pelagicky (výjimečně přisedle), má vždy silně vytvořenou mesogleu, množí se pouze pohlavně a dává tak vzniknout obrvené plovoucí larvě, nejčastěji planule. Tyto typy či stádia se mohou u téhož druhu střídat během životního cyklu (metageneze). Medúzové stadium nemusí být ale u některých žahavců vytvořeno, polypové stadium může být zase silně potlačeno. U některých druhů je polyp pohyblivý, také se vyskytuje přisedlá medúza. Základní stavbu tělní stěny žahavců je možné popsat na příkladu nezmara rodu Hydra: Ektoderm (ektodermis, epidermis) je tvořen jednovrstevným epitelem z epiteliálních buněk svalových (epiteliomuskulární buňky), jejichž bazální stažitelné výběžky zakotvené ve vrstvě mesogley a obsahující myofibrily jsou orientovány podélně - vytvářejí podélnou epiteliální svalovinu. Na povrch těla vylučují tyto buňky sliz. V tomto základním epitelu jsou rozptýlené buňky smyslové s bičíkatým sensorem citlivým na chemickou nebo taktilní stimulaci. Smyslové buňky jsou svými výběžky napojeny na buňky nervové, které vytvářejí difuzní síť s náznaky koncentrace u ústního otvoru. Smyslové a nervové buňky jsou dále napojeny na buňky žahavé (nematocyty, cnidocyty). Žahavé buňky jsou opatřeny opět citlivým sensorem (cnidocil) a dále mají víčko (operculum), po jehož otevření se vystřeluje obsah buňky. U nezmarů se vyskytují tři typy nematocytů: penetranty (stenothele), s harpunovitým zařízením (krček s osténky a třemi sklopnými stilety) sloužícím k penetraci tělní stěny kořisti. Osou tohoto zařízení proniká potom do kořisti duté žahavé vlákno (obrací se přitom naruby), na jehož konci je řada pórů, kterými vytéká do rány žahavá tekutina z vakuoly buňky obsahující hypnotoxin (svým složením blízký histaminu). Další typ nematocytů, volventy (desmonemy), nemá osténky a stilety, jejich vlákna jsou bez otvorů a po vystřelení se pouze otáčejí okolo tělních výběžků kořisti. Třetí typ, glutinanty (isorhizy), vystřelují pouze lepivá vlákna. Při lovu kořisti se nematocyty obvykle zapojují do činnosti v pořadí: volventy, glutinanty, penetranty. Vystřelení vláken nematocytů je umožněno uvolněním velkého osmotického přetlaku po otevření víčka. Žahavé buňky nemusí být pouze rozptýlené mezi buňkami ektodermis, ale především jsou součástí tzv. žahavých baterií, tvořených ektodermálními buňkami, uvnitř kterých je umístěno ještě několik žahavých a smyslových buněk. Existence těchto zvláštních útvarů tak podporuje názor o vzniku nematocytů endosymbiogenezí. U žahavců je známo celkem asi 27 různých typů nematocytů. Kromě uvedených buněk jsou v ektodermis ještě přítomny buňky pohlavní a také buňky vmezeřené (intersticiální), ze kterých se mohou všechny tyto ektodermální buňky diferencovat. Entoderm (gastrodermis) je tvořen opět základní vrstvou epiteliálních buněk označovaných také jako nutritivně muskulární buňky. Jejich stažitelné výběžky, opět zakotvené do vrstvy mesogley, jsou orientovány okružně. Opačným koncem buňky komunikují s láčkou. Tyto epiteliální buňky se podle dalších funkcí rozlišují na: a) buňky žláznaté mající zrnitou protoplasmu a vytvářející
trávící fermenty, které vylučují do láčky - extracelulární trávení, b) buňky trávicí, s trávicími vakuolami v protoplasmě a s pseudopodiemi, kterými fagocytují natrávené částečky potravy z láčky - intracelulární trávení. (Hydra viridissima - nezmar zelený, má v těchto buňkách také symbiotické řasy pravděpodobně rodu Chlorella, u jiných žahavců to běžně bývají různé druhy obrněnek, Dinozoa.) Oba typy těchto entodermálních buněk také mohou vytvářet bičíky. V základním entodermálním epitelu jsou ještě rozptýleny buňky nervové (opět tvořící difuzní síť) a další diferenciace schopné buňky intersticiální. Mezi ektodermální a entodermální vrstvou je rosolovitá nebuněčná mesoglea, u většiny polypů redukovaná do formy bazální membrány, ve které jsou zakotveny stažitelné výběžky epiteliálních svalových buněk. Zdroj: Sedlák, Edmund: Zoologie bezobratlých - zkráceno a upraveno 2 Populárně naučný text Učební text Formální výrazy Neformální / neodborné / vědecky nesprávné výrazy X Odborné výrazy Nepodstatná, ale zajímavá informace Klíčová informace
3. Popis obrázku Následující obrázek znázorňuje základní tělesnou stavbu polypa a medúzy. Doplňte do něj názvy jednotlivých tělesných struktur. K popisu můžete využít předchozí texty, v nichž najdete odpovídající klíčová slova. Obr. 1 Tělesná stavba polypa a medúzy 3 4. Doplnění klíčových slov do textu Text, který následuje, pojednává o jedné z tříd žahavců - korálnatcích. Chybí v něm však některá klíčová slova. Pracujte ve dvojicích a tato slova doplňte: KORÁLNATCI (ANTHOZOA) Korálnatci jsou výlučně žahavci vytvářející pouze stádium, který se rozmnožuje také pohlavně. zachycená potrava je transportována do. V jsou vytvořené podélné přepážky - septa. Tělo má silnou vrstvu a vytváří kostru dvojího typu. Prvním typem je endoskelet tvořený a vápenitými tělísky. Jednotliví jedinci rostou v trsech a jsou v endoskeletovém typu kostry navzájem propojeni chodbičkami z entodermu a celý trs je pokryt. Druhým typem kostry je tvořený uhličitanem vápenatým. Ten se vylučuje pod nožním terčem a postupně vytváří pohárkovitý útvar sloužící jako. V trsu jsou jedinci spojeni tenkou vrstvou tkáně na povrchu trsu. Korálnatci se rozmnožují nepohlavně - i pohlavně. Z oplozeného se vyvíjí drobná obrvená larva -, která po přichycení k podkladu dorůstá opět v.
5. Reflexe Pokuste se nyní již bez použití předchozích textů zodpovědět následující otázky: 1. Jakou podobu má nervová soustava u žahavců? 2. Jaký je rozdíl mezi polypem a medúzou? 3. Jak fungují nematocyty žahavců? 4. Který typ textu vám při plnění úkolů více vyhovoval? Svou odpověď zdůvodněte. 5. Proč je volba vhodného studijního textu důležitá? Poznámky: 1. ANDRLE, Michal. Když se medúzy zblázní. In 21. STOLETÍ REVUE OBJEVŮ, VĚDY, TECHNIKY A LIDÍ [online]. Praha: RF HOBBY, 2007- [cit. 2009-10-04]. Dostupný z WWW: <http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2008121913>. 2. SEDLÁK, Edmund: Zoologie bezobratlých. Brno : Masarykova univerzita, 2000, s. 31-32. ISBN 80-210-2396-1. 3. Phylum Cnidaria. In Memorial University [online]. Newfoundland and Labrador, (Canada) : Memorial University of Newfoundland, 2009, strana naposledy edit. 2009-10-07 [cit. 2009-10-09]. Anglická verze. Dostupný z WWW: <http://www.mun.ca/biology/scarr/cnidaria.htm>.