Szkarłupnie - definicja, cechy i przykłady

Szkarłupnie Definicja

Szkarłupnie to członek gromady Echinodermata, która zawiera pewną liczbę organizmów morskich rozpoznanych przez ich pięciopromienną symetrię promienistą, wapienny szkielet końcowy i wodny system naczyniowy, który pomaga w obsłudze ich małych podiów. Podia są małymi rozszerzeniami ciała, które są obsługiwane przez ciśnienie wody i mięśnie, i kontrolowane przez system nerwowy szkarłupni. Wapienny endoszkielet zbudowany jest z wielu małych płytek, które zachodzą na siebie pod skórą, tworząc pancerz i formę strukturalną dla organizmów. Przykłady szkarłupni to rozgwiazda, piaskowiec, gwiazda krucha, jeżowiec i ogórek morski. Istnieje około 7000 gatunków szkarłupni, a ich średnica może wynosić od mniej niż cala do ponad trzech stóp.

Charakterystyka szkarłupni

Dorosła szkarłupnia jest promieniście symetryczna, co oznacza, że jej części ciała rozciągają się na zewnątrz od ust. Szkarłupnie mają zwykle 5 części, co czyni je pięciopromiennymi. Co ciekawe, larwy szkarłupni są dwustronnie symetryczne i muszą przejść na symetrię promienistą. Zazwyczaj otwór gębowy otoczony jest centralną tarczą, która prowadzi na zewnątrz do rowków, w których znajdują się rzędy podiów. Rowki te nazywane są rowkami ambulakralnymi i mogą prowadzić do pojedynczych odnóży, jak u rozgwiazdy, lub mogą być prostymi szczelinami, jak u piaskowca. Endoszkielet szkarłupni składa się z pojedynczych elementów, zwanych kosteczkami. Kosteczki pokryte są naskórkiem, czyli skórą. U niektórych szkarłupni, takich jak dolary i jeżowce, kosteczki tworzą sztywną skorupę zwaną jądrem. Z drugiej strony, ogórki morskie mają bardzo mało kosteczek i są one oddzielone od siebie. Te kosteczki mogą się również łączyć, tworząc różne struktury, takie jak kruche kolce jeżowca.

Wodny układ naczyniowy jest istotną częścią biologii szkarłupni. Chociaż system ten różni się w różnych klasach szkarłupni, jego podstawowe działanie jest takie samo. System składa się z serii rurek przenoszących płyn, które łączą się w pierścieniową strukturę w całym organizmie. System ten łączy się z podiami i może być wykorzystany do wypełnienia ich płynem, który wydłuża i usztywnia podia. Jest to osiągane przez serię woreczków i mięśni w obrębie kanału pierścieniowego, kanałów bocznych i pęcherzyków Poliana, z których część można zobaczyć na poniższym obrazku.

Figure_28_05_01

Szkarłupnie wykorzystują ten unikalny system do wielu stylów życia. Podia mogą być używane jako stopy, do poruszania się w skoordynowany sposób, aby kierować szkarłupnią. Podia mogą być również wykorzystywane do utrzymania się na podłożu, małe kamienie do ochrony, lub wiele obiektów do wykorzystania jako kamuflaż. Niektóre szkarłupnie są wysuniętymi filtratorami, podczas gdy inne aktywnie polują na swoje ofiary. Podczas gdy niektóre filtratory kierują pokarm do ust, gwiazdy morskie znane są z wypychania żołądka na zewnątrz ciała w celu pożywienia się ofiarą. Inne szkarłupnie mają złożoną strukturę ust znaną jako latarnia Arystotelesa, która mieści zęby i pozwala im gryźć i skrobać glony z powierzchni skał.

Szkarłupnie mają zazwyczaj proste układy krążenia i nerwowe, które krążą po ich ciałach. Ich system hemalny jest otwarty na środowisko i pozwala na wymianę gazową poprzez poważne kanały w całym ciele. Układ nerwowy to pierścień nerwów, które łączą się z wszystkimi częściami organizmu. Uważa się, że pomaga to szkarłupniom w interakcji ze wszystkimi kierunkami, w których są zwrócone w równym stopniu, maksymalizując korzyści płynące z ich promienistej symetrii.

Rozród szkarłupni

Rozród szkarłupni jest zróżnicowany i często złożony. Większość szkarłupni rozmnaża się płciowo, podczas gdy kilka gatunków jest znanych z rozmnażania bezpłciowego lub przez pączkowanie. Większość okazów jest dwupienna, lub zawiera dwie odrębne płcie, podczas gdy inne gatunki są hermafrodytyczne i każdy osobnik nosi oba organy płciowe. Tak czy inaczej, gamety szkarłupni rozwijają się w zatoce genitalnej, która może przybierać różne formy. Wiele gatunków rozsiewa następnie swoje gamety do środowiska. Gamety, które z powodzeniem odnajdują się nawzajem i zapładniają, stają się nową larwą.

Ta nowa larwa, która jest praktycznie mikroskopijna, będzie pływać i jeździć z prądami do korzystnego miejsca na dnie oceanu. Podczas złożonej metamorfozy, larwa będzie reorientacji planu ciała z dwustronnie symetryczne do bycia promieniowo symetryczne. Wiąże się to z przesunięciem otworu gębowego i odbytu, a także z wewnętrznym przestawieniem wielu innych części ciała. Po zakończeniu tej przemiany szkarłupnia podejmuje życie żerując na dnie oceanu. W obszarach, gdzie przeżywalność larw jest niska, szkarłupnie mogą wychowywać i opiekować się swoimi larwami przed ich uwolnieniem. W wodach polarnych i obszarach głębinowych pomaga to w zapewnieniu wyższego wskaźnika przeżywalności larw do dorosłości.

Przykłady szkarłupni

Gwiazdy morskie

Gwiazdy morskie należą do najbardziej ruchliwych lub mobilnych spośród wszystkich szkarłupni. Rozgwiazdy morskie, lub rozgwiazdy, używają swoich licznych podiów do powolnego pełzania po większości powierzchni. Rozgwiazdy są głównie drapieżnikami, żywiącymi się bezkręgowcami i innymi szkarłupniami, takimi jak jeżowce. Rozgwiazdy poruszają się nad swoją zdobyczą, a następnie rozszerzają żołądek nad ofiarą. Enzymy trawienne w żołądku natychmiast zaczynają trawić organizm, a rozgwiazda otacza ofiarę, dopóki nie zostanie ona w większości rozpuszczona. Wtedy, to będzie odwrócić swój żołądek, ssąc w wszystkich składników odżywczych. Podczas gdy dla nas rozgwiazdy wydają się powoli poruszać, filmy poklatkowe pokazują rozgwiazdy ścigające i polujące na ofiary w ciągu wielu dni lub godzin. Rozgwiazdy należą do klasy Asteroidea. Ogólny schemat rozgwiazdy można zobaczyć powyżej w sekcji „Charakterystyka szkarłupni”.

Moczarki morskie

Moczarki morskie są typem szkarłupni, które należą do klasy Echinoidea. Zwierzęta te mają twarde jądro, lub muszlę, która otacza ich ciało. Test jest pokryty cienkim naskórkiem, czyli skórą. Z jądra wyrastają liczne kolce i rurkowate stopy, których jeżowce używają do ochrony i poruszania się. Jeżowce odżywiają się za pomocą zaawansowanej struktury jamy gębowej, znanej jako latarnia Arystotelesa, która kontroluje szereg skrobiących zębów. Jeżowce żywią się głównie glonami i bakteriami, które mogą zeskrobać ze skał, w których mają swój dom. Ogólny schemat jeżowca można zobaczyć poniżej. Zwróć uwagę, jak wodny system naczyniowy jest nadal obecny, podobnie jak promienista symetria wokół pyska.

Orzech

Ogórki morskie

Ogórki morskie, należące do klasy Holothuroidea, mogą być jednymi z najdziwniejszych szkarłupni. Pozbawione tradycyjnej symetrii pentamerycznej innych członków swojego azylu, ogórki morskie wyglądają jak monstrualne warzywo stworzone w tajnym laboratorium. W rzeczywistości są one bezpośrednio spokrewnione z rozgwiazdami i korzystają z tego samego wodnego systemu naczyniowego i endoszkieletu. Endoszkielet ogórków morskich zbudowany jest jeszcze z wapiennych kosteczek. U ogórków morskich są one szeroko rozstawione i połączone mięśniami oraz innymi tkankami łącznymi. Daje to ogórkom morskim zdolność do zginania ciała i poruszania się. To zachowanie jest wykorzystywane zarówno w regularnym ruchu, w karmieniu, jak i w ucieczce przed drapieżnikami. Ogórki morskie zazwyczaj wydzielają serię lepkich włókien, które zbierają pokarm i są wciągane z powrotem do ust w celu oczyszczenia. Tak więc, większość ogórków morskich przyjęła bentosowy, rozproszony, filtrujący tryb życia. Poniżej znajduje się odwrócony ogórek morski, odsłaniający swoje rurkowate stopy wysuwające się z jego rowka ambulakralnego.

Mithrodia clavigera

Quiz

1. Podczas gdy w oceanie są tysiące różnych gatunków szkarłupni, dlaczego nie ma ich na lądzie?
A. Nie mają ofiar na lądzie
B. Nie byliby w stanie oddychać na lądzie
C. Nie byłyby w stanie poruszać się na lądzie

Odpowiedź na pytanie nr 1

C jest prawidłowa. System naczyń wodnych, obecny u wszystkich szkarłupni, jest niezwykle wydajny w przemieszczaniu się zwierząt pod wodą. Jeśli jest dużo wody, a wyporność wody pomaga w utrzymaniu ciężaru, zwierzęta mogą poruszać się z łatwością. Jednakże, jeśli kiedykolwiek widziałeś rozgwiazdę poza wodą, zauważysz, że ma ona trudności z poruszaniem się. Poza wodą system naczyń wodnych staje się nieefektywny. Podczas gdy rozgwiazda może przechowywać wodę i ma możliwe ofiary na lądzie, wodny system naczyniowy nie jest wystarczająco silny, aby przenieść ją przez ląd.

2. Podczas snorkelingu widzisz rozgwiazdę bezpośrednio nad jeżowcem. Po bliższej inspekcji, membrana rozciągająca się od rozgwiazdy jest postrzegana wokół jeżowca. Co się dzieje?
A. Te dwa gatunki walczą
B. Rozgwiazda zjada jeżowca
C. Jeżowiec wydzielił błonę, aby się chronić

Odpowiedź na pytanie nr 2

B jest prawidłowa. Rozgwiazdy, jak omówiono w artykule, są drapieżnikami, które wysuwają swoje żołądki na ofiarę. Taki scenariusz jest powszechnie obserwowany w wielu wodach na całym świecie. Jednak same jeżowce mają wiele kolców i innych mechanizmów obronnych i z pewnością próbują się bronić. Niestety dla jeżowca, rozgwiazdy są doskonałymi drapieżnikami i są znacznie bardziej mobilne niż jeżowce.

3. Szkarłupnie to deuterostomy, które wykazują promieniste rozszczepienie podczas rozwoju. Mogą być również z łatwością rozmnażane i badane w laboratorium. Która dyscyplina naukowa wykorzystuje je jako kluczową grupę zwierząt do badań? Biologia rozwojowa
B. Biologia molekularna
C. Ekologia

Odpowiedź na pytanie nr 3

A jest prawidłowa. Podczas gdy wszystkie te dyscypliny badają różne gatunki szkarłupni, są one szeroko stosowane w biologii rozwojowej. Ludzie są również promieniście rozszczepiającymi się deuterostomami, które są terminami opisującymi organizację i rozwój nowej zygoty w pełne zwierzę. Naukowcy badający te łatwe do powielenia organizmy uzyskali kluczowy wgląd w rozwój wszystkich deuterostomów, które obejmują wiele gatunków, takich jak ryby i ludzie.