Тип иглокожие — строение, питания и размножения, признаки

История происхождения

Первые представители иглокожих появились примерно 520 миллионов лет назад в кембрийский период. Водные обитатели населяли моря Ангариды, Гондваны и Лаврентии. Сегодня существует 5 классов иглокожих, но ученые выдвинули гипотезу о принадлежности к этому типу некоторых других вымерших организмов. Расцвет группы животных пришелся на палеозой.

Иглокожих в подводном мире можно узнать по их уникальному строению и минерализованному скелету, который хорошо сохранился в ископаемом виде. Современные родственники иглокожих — полухордовые. Оба типа классифицируются как вторичноротые. Вместе они образуют кладу Амбулакрария. Предположительно типы разошлись 580–560 миллионов лет назад. Предком вторичноротых было двусторонне-симметричное животное с тремя парами целомических мешков.

С развитием систематики удалось узнать множество фактов о древних организмах. Начнем с того, что классы иглокожих характеризовались оседлым образом жизни. В то время представители водной фауны не обладали радиальной симметрией. Их тела были покрыты пластинками, а рот и анус располагались на обращенной к субстрату стороне. Внутренние органы располагались асимметрично.

Остальные представители типа имели вокруг рта радиальные амбулакральные бороздки, которыми они собирали пищу. От них произошли несколько других классов, в том числе современные криноидеи и трепанги. Первые свободноподвижные виды сочетали в себе черты морских ежей, морских звезд и хрупких звезд.

Амбулакральная система

Вдоль лучей в теле иглокожих тянется сеть сосудов, соединяющихся через поры с внешней средой. Сеть заполнена жидкостью, по составу схожей с морской водой. Такая сосудистая система, развившаяся из зачатков целома, получила название амбулакральной системы.

Амбулакральная система выполняет ряд функций:

• локомоторно-гидравлическая система, обеспечивающая движение;
• участвует в дыхании и выделении;
• орган осязания.

Особая пластинчатая структура — мадрепорит — обеспечивает выравнивание гидростатического давления снаружи и внутри животного.

Пористая мадрепористая пластинка (мадрепорит) амбулакральной системы иглокожих

От амбулакральной системы имеется множество коротких выростов — амбулакральных костей. Ноги можно увидеть сбоку, ближе к низу. С помощью ног иглокожие быстро передвигаются по песку, цепляются за различные предметы, а также удерживают добычу. У основания ног имеются мышечные пузырьки — ампулы

Иглокожие — донные животные, обитающие на глубинах до 10 км.

Внешние признаки иглокожих

Иглокожие характеризуются большим разнообразием форм тела:

• морская звезда (морская звезда);
• шаровидный (морской еж);
• бочкообразные;
• напоминающий цветок (морскую лилию)
• дискообразный;
• червеобразный;
• в форме сердца.

Радиальная симметрия (радиальная) – основная особенность типа. Число лучей варьируется от 5 (чаще всего) до 16, 50 и более.

Размер иглокожих варьируется от 2-3 мм до 2-3 метров.

Размеры вымерших представителей достигали 20 метров в диаметре.

Современная классификация

Для каждого класса иглокожих характерна определенная форма тела:

• Морские лилии. Единственный прикрепленный подтип. Животные имеют чашеобразное тело. В центре находится рот, от которого отходит крона перистых разветвленных лучей. Они помогают лилиям ловить пищу. От тела вниз отходит стебель. У некоторых особей его заменяет множество подвижных отростков, с помощью которых лилии прикрепляются к субстрату. Если у организмов нет таких средств передвижения, они ползают или плавают.
• Морская звезда. Животные представляют собой сплюснутую пятиконечную звезду или пятиугольник. Они могут иметь разные оттенки. Животные медленно передвигаются по поверхности с помощью амбулакральных ног. Особи некоторых разновидностей выпячивают брюшко и окружают им моллюсков и другую добычу.
• Морские ежи. Характеризуется шаровидным или дискообразным телом. Размер особей может достигать 30 см. Тело покрыто скелетными пластинками с длинными и тонкими иглами, защищающими животных от врагов. У некоторых видов имеется особый жевательный аппарат — аристотелев фонарь. Этим ртом они не только едят, но и сверлят отверстия в камнях. Морские ежи передвигаются с помощью шипов или амбулакральных ног.
• Сумасшедшие звезды. Другое название — змеиные хвосты. Тело особей представляет собой плоский диск диаметром до 10 см. От него отходят 5 или 10 гибких членистых лучей. Их длина может превышать размер тела. Некоторые виды живородящие. Хрупкие звезды движутся изгибающимися лучами. Их рацион состоит из мелких животных и детрита. Тропические сорта характеризуются яркими цветами. Некоторые змеиные хвосты могут светиться.
• Голотурии (морские огурцы). Основная особенность животных – сильно редуцированный скелет. Огуреобразные тела достигают в длину 2 м. Рот окружен щупальцами, которые ловят пищу. Голотурии склонны к аутотомии: при сильном раздражении они выбрасывают кишечник или легкие через образовавшуюся в клоаке щель. Оседлые животные питаются илом или небольшим количеством планктона. Некоторые виды трепанга употребляются в пищу человеком.

Группа иглокожих насчитывает не менее 6000 современных видов. Вымерших подтипов было в два раза больше.

Характеристика и физиология

У взрослых иглокожих общей характеристикой является тело с пятилучевой симметрией. Их личинки отличаются двусторонне-симметричной формой. Все классы иглокожих обязательно проходят пятилучевую стадию развития. У некоторых позже может развиться двусторонняя симметрия. Среди морских лилий и звезд есть сорта с большим количеством ответвлений. Некоторые дартс имеют разветвленные конечности, образующие сложную структуру, напоминающую крону дерева.

Характеристика разных систем организмов:

• Пищеварительный тракт. У взрослых иглокожих рот и анус расположены на противоположных сторонах тела, а у голотурий — на разных концах. Морские звезды, морские ежи и хрупкие звезды передвигаются по субстрату ротовой стороной. Кишечник представляет собой длинную непрерывную трубку. У морских звезд есть желудок для внешнего переваривания добычи. Пищеварительные железы представляют собой разрастания печени.
• Экскреция. Органы выделения представлены амебоцитами целома. Поглощенные продукты распада и другие вещества выводятся через щель в стенке тела.
• Амбулакральный. Эта система является характерной особенностью иглокожих. Он состоит из заполненных жидкостью каналов, выполняющих функции дыхания, осязания, выделения и движения. Раствор имеет состав, аналогичный морской воде. По мере того как животное наполняет расслабленные каналы жидкостью, она при движении вытягивается и прикрепляется к поверхности. При резком сокращении просвета вода выталкивается, а остальная часть тела вытягивается вперед.
• Кровь. Недоразвитая система состоит из полостей в соединительной ткани без эндотелиальной выстилки. Каждый луч тела включает в себя 2 радиальных канала с кровеносным сосудом в перегородке между ними. Трубчатые образования впадают в ротовое кольцо.
• Воздушные пути. У большинства иглокожих есть кожные жабры. У голотурий водяные легкие.

Все морские обитатели состоят из полости тела, амбулакральной и перигемальной систем. Внутренние органы расположены на большой площади. Некоторые из них расположены в карманах тела или подвешены на особых складках — брыжейках. Кожа содержит выросты, в которые впадают жабры.

Выделительная система

Помимо водянистых легких, выделительную функцию обеспечивает специализированная система, состоящая из осевого протока и осевого кровеносного сосуда, образующая единый орган — «сердце-почка». Процесс выделения также может осуществляться на клеточном уровне.

Мышечная система

Мышечная система иглокожих образована как отдельными мышцами, так и целыми мышечными волокнами.

Регенерация у иглокожих

Морские звезды обладают настолько хорошо выраженной способностью к регенерации, что из одного отрубленного луча можно восстановить целый организм.

Покров и скелет

Биоминеральный эндоскелет у представителей иглокожих развивается в подкожном слое. Включает известковые пластинки с наружными придатками. У морских ежей специально развиты дополнительные отростки. Защитные иглы, защищающие их от опасности, можно направить на приближающегося врага. Скелетные образования, представляющие собой захватывающие клешни, называются педицелляриями. Они помогают морским ежам и звездам очищать свой организм и избавляться от паразитических организмов.

Хрупкие звезды характеризуются специально развитым скелетом в области излучения. В этих частях формируются массивные известковые сегменты — позвонки.

При описании водных обитателей следует также отметить, что они способны изменять степень жесткости покрова и соединительной ткани. Это происходит, например, когда морская звезда наклоняется над своей добычей. Его амбулакральная кость становится опорой для лучей и прикрепляется к створкам моллюска. Когда животное ест, ткани снова становятся мягкими и эластичными, и организм корректируется.

Защищаясь от врагов, морские ежи меняют свою жесткость, чтобы фиксировать положение иголок и отражать ими атаку. Покровы иглокожих содержат мышцы, нервы и другие типы клеток. Однако именно внеклеточный матрикс изменяет жесткость соединительной ткани.

Особенности размножения и развития

Многие виды иглокожих раздельнополы. Яйца, бедные желтком, формируются взрослыми особями и уносятся в воду. Морские животные размножаются внешним путем. Эмбрион развивается как часть меропланктона. Оплодотворенная яйцеклетка делится, образуя бластулу. Обычно на этом этапе вылупляются новые особи. Личинка бластуловидной формы представлена ​​пузырем. Эпителизированный слой жгутиковых клеток выполняет роль оболочки. В полости мочевого пузыря находится студенистая жидкость. Бластула передвигается с помощью жгутиков.

Через определенный период некоторые клетки бластулы начинают двигаться. На этом этапе формируются личиночный скелет и закрытая первичная кишка. Затем целомы разделяются, после чего формируются руки и рот. Процесс гаструляции завершается образованием 3 зародышевых листков:

• эктодерма (покров личинки);
• энтодерма (кишечник);
• мезодерма (в целом, первичная и вторичная мезенхима).

Затем бластопор перемещается на вентральную сторону и переходит в задний проход. Рядом образуется ротовая ямка, которая сливается с кишкой и превращается в рот. Кишечник делится на небольшой отдел, пищевод и желудок. Форма тела становится похожей на яйцо. Вокруг ротового отверстия образуются реснички, которые помогают двигаться и подносить к вам пищу.

У личинки развиваются органы, позволяющие ей вести планктонный образ жизни. Затем у свободноплавающих организмов появляется имагинальный диск, служащий зачатком будущей взрослой особи. Оральная сторона формируется на левой стороне тела, а аборальная — на правой. По окончании метаморфоза личиночные органы полностью исчезают, и животное становится взрослым.

Места обитания

Большинство представителей иглокожих живут в море. Животные не могут регулировать состав жидкостей своего организма, поэтому они не переносят соленую среду. Лишь немногие виды смогли адаптироваться к пресноводным условиям.

Все иглокожие ведут донный образ жизни. Они обитают на территории от прибрежной зоны до самых глубин водоемов. Доминирующим классом бентоса являются голотурии. По большей части иглокожие обитают в Баренцевом, Карском, Охотском и Чукотском морях.

Многие морские ежи, трепанги и дартс предпочитают жить на илистой почве или песке. Некоторые виды обитают в скалах. Среди иглокожих есть животные, предпочитающие определенную температуру. По мере того, как численность падает, некоторые виды перемещаются в более глубокие воды.

Кровеносная система

Открытая кровеносная система иглокожих содержит жидкость, аналогичную той, что находится в полости тела. Кровеносная система представлена ​​кольцевыми сосудами (оральными и анальными). От колец к каждому органу иглокожих идут ветвящиеся сосуды.

Пищеварительная система

Рот иглокожих, расположенный посередине тела, переходит в короткий пищевод, а затем в объемистый желудок в виде мешочка. Рот морских ежей оснащен очень острыми зубами, а также жевательным аппаратом с мощной мускулатурой.

По своей природе большинство иглокожих — хищники. Пищей этих животных являются: черви, губки, моллюски, кораллы и другие иглокожие.

У морских звезд разные пищевые привычки. Животное покрывает добычу всем своим телом, растягивая створки моллюска (гребешка). Образовав щель, иглокожие вталкивают в нее брюшко и окутывают тело жертвы.

Внутреннее строение морской звезды

Скворцы способны проглатывать мелких животных целиком.

Пища переваривается желудочным соком, который выделяется стенками желудка. Остатки непереваренной пищи выводятся из организма.

Ядовитая морская звезда, прозванная «терновым венцом», способна за день уничтожить несколько квадратных метров коралловых полипов.

Нервная система и органы чувств

Нервная система иглокожих очень примитивна. Имеется нервное кольцо, а также лучевые нервные тяжи, входящие в каждый отросток тела. К органам чувств относятся органы осязания (амбулакральные ножки и короткие щупальца) и глазки, способные различать освещенные участки окружающей среды.

Дыхательная система

Газообмен у многих иглокожих происходит через покровы тела, так как специальных органов дыхания (змеиные хвосты, морские лилии) нет).

У морских звезд и морских ежей примитивные жабры. Голотурия (трепанг) характеризуется наличием особых органов с двойной функцией – водяных легких. Они участвуют как в дыхании, так и в выделении.

Занимательные факты

Необычные обитатели моря выделяются среди многообразия форм жизни на Земле. Даже в школах ученики находят этот предмет увлекательным. Интересные факты об иглокожих помогут вам написать интересное сообщение по биологии:

• Первые особи этой группы животных появились задолго до динозавров.
• Тела некоторых вымерших видов достигали длины 20 м.
• Рацион водных животных разнообразен. Представители морских глубин могут быть как хищниками, так и травоядными.
• Длина самых мелких разновидностей иглокожих не превышает 2-3 мм.
• Некоторые обитатели морских глубин способны к регенерации. Например, морская звезда может получить от одного из своих лучей целую особь.
• Есть трепанги, которые при перемещении из воды на воздух размягчаются, расплываются и быстро погибают.
• Икра некоторых представителей морских ежей имеет промысловое значение для человека.
• Среди морских звезд есть ядовитые виды. Некоторые представители этого класса способны уничтожать полипы, образующие кораллы.
• В Красном списке исчезающих видов МСОП 16 видов голотурий: 9 из них считаются уязвимыми, а 7 — находящимися под угрозой исчезновения.

Иглокожие выглядят так, словно пришли с другой планеты. Животные, обитающие в морских глубинах, являются ярким примером того, что эволюция идет разными путями, а возникающие организмы прекрасно приспосабливаются к различным условиям жизни в природе.

Читайте также: ТОП 10: Самые страшные и жуткие на вид пауки в мире — фото, названия и характеристика