ECHINODERMS: CHARAKTERYSTYKA, ROZMNAŻANIE, ODDYCHANIE - BIOLOGIA - 2026

W szkarłupni to gromada zwierząt morskich, które zawierają rozgwiazdy, WĘŻOWIDŁA, jeżowców, ogórki morskie i lilii wodnych. Jeśli chodzi o morfologię, jest to grupa, która znacznie różni się od pozostałych linii rodowodowych ze względu na jej pięcioramienną symetrię.

Charakteryzują się obecnością zewnętrznych guzków lub kolców na powierzchni zwierzęcia. Wszystkie szkarłupnie mają wapienne szkielety wewnętrzne zlokalizowane w różny sposób. Ponadto mają układ naczyniowy warstwy wodonośnej i skrzela skórne.

Źródło: pixabay.com

Charakterystyka ogólna

Echinodermy charakteryzują się niesegmentowanym triploblastycznym ciałem z pięcioma promieniami symetrii - chociaż nie jest możliwe wizualizacja żadnego bliskiego związku z pozostałymi promieniami (gąbkami, cnidariami i ctenoforami).

Ciało może być okrągłe, cylindryczne lub mieć kształt gwiazdy. Nie mają określonej głowy, mają oś ustno-brzuszną.

Ponieważ są one deuterostomizowane, odbyt wywodzi się z otworu blastopornego, podczas gdy usta są otworem wtórnym. Coelom jest enteroceliczny.

Mają układ naczyniowy warstwy wodonośnej, który pochodzi z jądra i rozciąga się na całym ciele osobnika w szeregu występów lub macek (podium lub stopy rurowe) z otworem na zewnątrz zwanym madreporite.

W niektórych grupach otwór jest nieobecny lub wewnętrzny. Ten system działa jak organ hydrauliczny.

Narządy

Układ trawienny

Układ pokarmowy jest kompletny, osiowy i czasami wielokrotnie się obraca. Nie posiadają narządów wydalniczych, ale za ten proces odpowiadają struktury oddechowe.

System hemowy

Układ krwionośny lub krwiotwórczy jest znacznie zmniejszony i nie odgrywa istotnej roli w krążeniu zwierzęcia, ponieważ w tym zjawisku pośredniczy działanie rzęsek otrzewnowych.

System nerwowy

Układ nerwowy jest podzielony na trzy pierścienie nerwowe otaczające przewód pokarmowy. Stąd pochodzą promieniowe nerwy obwodowe. Nie ma mózgu, a wyspecjalizowanych narządów do wykrywania bodźców środowiskowych jest bardzo niewiele.

Niektóre narządy zmysłów obecne w grupie to: chemoreceptory, podium, macki końcowe i statocysty.

W przypadku bodźców świetlnych mają proste fotoreceptory, które pozwalają im rozróżnić obecność i brak bodźca świetlnego. Stopień rozwoju receptora zależy w dużej mierze od badanej grupy.

Układ oddechowy

Różne klasy szkarłupni charakteryzują się różnorodnością narządów oddechowych.

Regularne echinoidy oddychają przez szereg skrzeli skórnych. Asteroidy mają grudki, ophiuroidy oddychają przez ściany kaletki, podczas gdy holoturoidy oddychają przez drzewa oddechowe. Wszystkie mają nóżki rurkowe do przeprowadzenia procesu oddychania.

Układ naczyniowy warstwy wodonośnej

Najbardziej rzucającą się w oczy cechą szkarłupni jest istnienie układu naczyniowego warstwy wodonośnej. Tworzy go szereg przewodów, zbiorników i powierzchownych podium.

Wyścielony jest nabłonkiem z rzęskami, a wnętrze zawiera płyn podobny składem do wody morskiej, bogaty w jony potasu i białka.

Sugeruje się, że główna funkcja tego układu hydraulicznego związana jest z karmieniem i mogła odgrywać, w sposób drugorzędny, istotne role w procesach lokomocji, wydalania i oddychania.

System jest bardzo wydajny, składa się z otworu skierowanego na zewnątrz, zwanego madreporito, pełniącego funkcję pewnego rodzaju sita, mogącego pełnić funkcję regulacji ciśnienia.

Podążając za madreporitą, znajdujemy kanał kamienny, który opada, aż do kanału pierścieniowego, w którym znajdują się ciała Tiedemanna i pęcherzyki Poli. Te pierwsze są odpowiedzialne za produkcję kolomocytów, a drugie są zbiornikami płynu.

Kanał promieniowy wyłania się z kanału pierścieniowego w kierunku każdego z ramion, połączony ze stopami rur przez kanały boczne.

Taksonomia i klasy

Gromada Echinodermata i Gromada Hemichordata należą do supertypu zwanego Ambulacraria. Chociaż szkarłupnie są często popularne, większość ludzi nie jest zaznajomiona z hemichordatami lub żołędziami.

Te dwie grupy mają kilka wspólnych cech, oprócz tego, że są deuterostomowane. Oba mają trzyczęściową coelom, stadia larwalne są dość podobne i mają wysoce wyspecjalizowane metanephridium.

Gromada Echinodermata składa się z około 7 000 gatunków żywych organizmów i ponad 20 000 gatunków, które obecnie wymarły. Początkowo dzielą się na dwa podtypu: pelmatozoa i eleutherozoa, w których występuje pięć klas tworzących gromadę.

Tradycyjny system klasyfikacji grupuje formy ze zdolnością ruchu do podtypu Eleutherozoa, obejmując tym samym większość współczesnych gatunków.

Nazwa tego podtypu pochodzi od greckiego eleutheros, co oznacza wolny i zoon, co oznacza zwierzę. Kształt ciała członków jest niejednorodny, z przedstawicielami o kształcie gwiazdy, wydłużonym lub kulistym. Składa się z czterech klas: Asteroidea, Ophiuroidea, Echinoidea i Holothuroidea.

W przeciwieństwie do tego podtyp pelmatozoa zawierał formy siedzące i szypułkowe, utworzone zwłaszcza przez formy obecnie wymarłe i żywe liliowce. Następnie opiszemy każdą z obecnych klas szkarłupni:

Klasa Asteroidea

Asteroidy są znane jako rozgwiazdy. Są to generalnie pentameryczne, chociaż zdarzają się wyjątki z dużo większą liczbą ramion. Na przykład rodzaj Heliaster może mieć więcej niż 40 ramion.

Jego morfologia jest spłaszczona w sensie osi ustno-brzusznej, poruszając się po powierzchni jamy ustnej. Pośrodku dysku jamy ustnej usta osobnika otwierają się, z których ramion promieniują bruzdy ambulakalne. W każdym rzędzie ustawiono cztery rzędy podium.

Szkielet składa się z wapiennych kosteczek skórnych o kształtach przypominających talerz, pręciki lub krzyże. Elementy te są połączone dzięki obecności tkanki łącznej.

Powierzchnia ciała pokryta jest licznymi kolcami pokrytymi naskórkiem. Te wypukłości są częścią szkieletu i mogą spoczywać na kosteczkach kostnych lub być ich przedłużeniem.

Szypułki znajdują się na powierzchni ciała. Struktury te odgrywają rolę w ochronie i oczyszczaniu organizmu. Grudki to inny rodzaj wyrostka robaczkowego, który bierze udział w procesie wydalania i wymiany gazowej.

Stadium larwalne znane jest jako bipinnaria, które przekształca się w brachylaria po pojawieniu się trzech dodatkowych ramion krótkich.

Klasa Ophiuroidea

Gwiazdy są uważane za odnoszącą sukcesy grupę, bardzo różnorodną i szeroko rozpowszechnioną w całym morzu. Te cechy są wynikiem doskonałych zdolności ruchowych grupy.

Typowy kształt to pięć smukłych ramion, na których wyróżnia się centralny dysk - w przeciwieństwie do asteroid. Nie mają rowków na rurki, podestów i przyssawek.

Funkcja kosteczek słuchowych przypomina stawy w kręgach i znajdują się wzdłuż ramion.

Mają parę szczelin zwanych kaletkami, umieszczonych u nasady ramion, po jednej z każdej strony. Mają rzęski, które podczas bicia powodują strumień wody, który wpływa przez obwodowy otwór i wypływa przez otwór ustny. Mury giełd pośredniczą w wymianie gazu.

Stadium larwalne nazywa się ofiopluteus i ma cztery ramiona z pasmami rzęsek. Metamorfoza nie obejmuje etapu przyczepności do podłoża.

Klasa Echinoidea

Klasa Echinoideos obejmuje jeżowce. Członkowie tej klasy mogą przedstawiać kuliste ciało, jak najbardziej znani przedstawiciele, lub być spłaszczeni (jak dolary lub monety morskie). Nie mają ramion, ale otaczająca je muszla ma rodzaj pięcioramiennej symetrii.

U zwykłych jeży powierzchnia ciała jest pokryta ruchomymi kolcami i mogą mieć różną długość. Tymczasem nieregularne mają krótsze kolce, które odpowiadają ich zwyczajom kopania.

Istnieje urządzenie do żucia zwane latarnią Arystotelesa. Jest ważnym składnikiem tej grupy i występuje u zwykłych jeży. Larwa ma sześć par ramion i nazywa się echinopluteus.

Klasa Holothuroidea

Holoturoidy to ogórki morskie. Organizmy te są powszechne w wodach przybrzeżnych na całym świecie. Brakuje im ramion, oś ustno-brzuszna jest wydłużona i spoczywają na ich brzusznej stronie.

W tej grupie kosteczki zostały zredukowane do mikroskopijnych cząstek. Układ naczyniowy warstwy wodonośnej ma tę szczególną cechę, że madreporit otwiera się na ogólną jamę celulozową. Z tego powodu to, co krąży w układzie, jest cieczą ze zbiornika, a nie wodą.

Klasa liliowców

Jest to najbardziej prymitywna grupa szkarłupni, którą tworzą lilie morskie, które są uszypułowane i osiadłe, oraz komatowate, które są wolne.

Ciało liliowców jest utworzone przez szypułkę mocującą i koronę. Szypułka jest przymocowana do korony kielichem.

Ramiona są zwykle rozgałęzione i mają szereg rzędów wypukłości zwanych pinnules.

Najbardziej godną uwagi cechą tej grupy jest brak madreporitu w układzie naczyniowym warstwy wodonośnej. Larwa tej grupy nazywa się welinem.

Reprodukcja

Echinoderms prezentują dwa podstawowe sposoby rozmnażania: seksualny i bezpłciowy. Płeć są na ogół rozdzielone, chociaż odnotowano niewielką liczbę wyjątków hermafrodytycznych. Gonady charakteryzują się tym, że są duże i liczne, z wyjątkiem holoturoidów.

Kanały są proste i nie ma widocznych urządzeń kopulacyjnych ani wtórnych struktur płciowych. Zapłodnienie jest zewnętrzne, z wyrzucaniem samców i samic gamet do oceanu. Niektórzy wykluwają się z jaj.

Rozwój następuje poprzez stadia larwalne. Larwa ma zdolność swobodnego pływania, a symetria jest obustronna - wówczas dorosły lub subdorosły przyjmuje kształt promienisty charakterystyczny dla danej grupy.

U niektórych gatunków asteroid reprodukcja może nastąpić w wyniku podziału dysku centralnego na dwie części. W ten sposób każdy jest w stanie wygenerować nową jednostkę. To zdarzenie związane z rozmnażaniem bezpłciowym jest znane jako płodność.

Ogólnie szkarłupnie mają imponującą zdolność regeneracji, będąc w stanie regenerować brakujące części lub porcje w postaciach dorosłych. Jeśli ramię w izolacji zachowuje co najmniej jedną część środkowego krążka, całe zwierzę może zregenerować się w mniej niż rok.

Karmienie

Dieta rozgwiazdy jest wszystkożerna, podczas gdy inne mogą żywić się tylko substancjami odżywczymi zawieszonymi w oceanie. Jednak większość gatunków jest mięsożernych i żeruje na różnych grupach bezkręgowców morskich.

Gwiazdy są filtratorami, padlinożercami lub konsumentami materiału organicznego. Zdobywanie pożywienia odbywa się za pośrednictwem cierni, podium i rzęsek. Większość jeżowców to zwierzęta wszystkożerne, a ich dieta składa się z alg i materii organicznej. Liliowce są karmnikami filtrującymi.

Nie ma gatunku, który miałby pasożytnicze nawyki życiowe. Jednak zidentyfikowano niektóre gatunki komensalne. Natomiast wiele organizmów morskich wykorzystuje szkarłupnie do życia, w tym formy pasożytnicze i komensalne.

Siedlisko i dystrybucja

Wszystkie szkarłupnie zamieszkują obszary morskie. Nie są w stanie żyć w środowisku słodkowodnym, ponieważ nie mają aparatu osmoregulacyjnego, który pozwala na niezbędną równowagę w ich płynach wewnętrznych. Zwykle występują w głębokich obszarach.

Ewolucja

Zapis kopalny

To starożytna grupa, która pochodzi co najmniej z okresu kambru. Według zapisów kopalnych jedną z pierwszych szkarłupni była Arkarua, chociaż identyfikacja okazu jest kwestią kontrowersyjną wśród ekspertów z rodzaju Phylum.

Istnieje kilka hipotez, które próbują wyjaśnić możliwe pochodzenie tej zagadkowej i osobliwej grupy zwierząt. Wyraźnie widać, że pochodzą one z grupy o symetrii obustronnej, gdyż larwa rozpoczyna swój rozwój od obustronnego, choć później zostaje zmodyfikowana na radialną.

Ewolucja symetrii

Sugeruje się, że pierwsze szkarłupnie były formami siedzącymi, a ich promienisty kształt jest cechą adaptacyjną, która daje korzyści egzystencji bez swobodnych ruchów w wodzie.

Dwustronny kształt rozumiany jest jako przystosowanie do życia w ruchu, ponieważ zapewnia kierunkowość, w przeciwieństwie do symetrii radialnej.

Dowody sugerują, że naciski selektywne, na które były narażone, sprzyjały wzrostowi częstotliwości form zdolnych do ruchu, mimo że zachowały one symetrię promieniową.

Ponieważ symetria obustronna sprzyja ruchomym zwierzętom, trzy grupy w obrębie szkarłupni posiadają taki wzór powierzchni - uzyskany wtórnie. To są ogórki morskie i dwie grupy jeżowców.

Bibliografia

1. Barnes, RD (1983). Zoologia bezkręgowców. Interamerican.
2. Brusca, RC i Brusca, GJ (2005). Bezkręgowce. McGraw-Hill.
3. French, K., Randall, D. i Burggren, W. (1998). Eckert. Fizjologia zwierząt: mechanizmy i adaptacje. McGraw-Hill.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii (tom 15). McGraw-Hill.
5. Irwin, MD, Stoner, JB i Cobaugh, AM (red.). (2013). Zookeeping: wprowadzenie do nauki i technologii. University of Chicago Press.
6. Marshall, AJ i Williams, WD (1985). Zoologia. Bezkręgowce (tom 1). Odwróciłem się.