هناك حيوانات محظوظة. لا يمكن لأي كتاب مدرسي في علم الحيوان الاستغناء عنهم.
الجميع يعرفهم. الخف الهدبي، الهيدرا، العنكبوت المتقاطع، جراد البحر، الكوكص، الضفدع... والباقي؟ هل هم أقل أهمية؟ أم أنها ليست مثيرة للاهتمام؟ ليس حقيقيًا. كل ما في الأمر هو أن الكتاب المدرسي، بغض النظر عن مدى رغبة المؤلفين فيه، لا يمكنه احتضان الضخامة.
لكن عالم الحيوان واسع. من بين الحيوانات "غير المدرسية" هناك العديد من الحيوانات المثيرة للاهتمام بشكل مدهش. من وجهات نظر مختلفة: من الناحية التطورية، بسبب سلوكهم وأهميتهم العملية والأساطير والأحكام المسبقة المرتبطة بهم. هذا ما سنتحدث عنه.
يوجد حوالي 5000 نوع من الإسفنج في العالم، يعيش أكثر من 300 منها في بحار روسيا. معظمنا بعيد عن البحر، لكن العثور على الإسفنج ليس بالأمر الصعب. تعيش إسفنجات المياه العذبة في الأنهار والجداول - بادياجي، ممثلو الأجناس سبونجيلاو الإفيداتية. إنهم يحبون المياه النظيفة ويمكن أن يكونوا بمثابة مؤشر على نظافة الخزان.
كم نعرف عن الإسفنج؟ إذا كان السؤال موجها إلى تلميذ، فإن الإجابة ستكون لا لبس فيها - لا شيء، إذا كان المعلم - حسنا، حسنا، سمعت شيئا ما، وأخذته في وقت واحد، ثم نسيت أنه غير ضروري. وتذكر معظم الكتب المدرسية الإسفنج بشكل عرضي إلى حد ما، وليس بقدر كبير من التفصيل، ويبدو أنه ليس عن طيب خاطر. ما الأمر، لماذا كان نوع كامل من الحيوانات، كثير العدد ومنتشر على نطاق واسع، سيئ الحظ؟
الجواب الأكثر احتمالا هو ما يلي. ليس فقط مؤلفو الكتب المدرسية، ولكن أيضًا جميع علماء الحيوان ما زالوا لا يعرفون بالضبط أين وفي أي مكان في مملكة الحيوان لوضع الإسفنج. إما أن تكون مستعمرات من الأوليات، أي كائنات أحادية الخلية، أو حيوانات بدائية، ولكنها لا تزال متعددة الخلايا. وحصل الإسفنج على حالة الكائنات الحيوانية فقط في عام 1825، وقبل ذلك، تم تصنيفهم، إلى جانب بعض الحيوانات اللاطئة الأخرى، على أنهم حيوانات نباتية - نصف حيوانات ونصف نباتات.
خارجيا، الإسفنج ليست جذابة بشكل خاص. في معظمها، تبدو وكأنها قشور غير متحركة، كتل، متفرعة في بعض الأحيان (الشكل 1-3)، وغالبا ما تكون ملونة بشكل غير واضح (على الرغم من أن بعضها ذو ألوان زاهية للغاية). إنهم بلا حراك على الإطلاق. يمكنك تمزيقهم بيديك، وقطعهم بسكين، في كلمة واحدة، افعل بهم ما تريد. لن يكون هناك رد فعل من الاسفنجة. وبعبارة أخرى، فإنها تفتقر إلى سمتين أساسيتين تميز الحيوانات عن النباتات والفطريات: القدرة على الحركة والاستجابة السريعة نسبيا للمؤثرات الخارجية. لماذا لا نزال نصنفهم على أنهم مملكة الحيوان؟
أرز. 2.
تسمى هذه الإسفنجة الضخمة (التي يصل ارتفاعها إلى 1.5 متر).
كأس نبتون ويعيش في البحار الاستوائية
للإجابة على هذا السؤال، دعونا نحاول أن نفهم بالتفصيل بنية الإسفنج. مثل التجويفات المعوية، فهي مبنية على شكل كيس من طبقتين، يفتح بفتحة في الأعلى - فم،أو عظمة. ينمو الطرف الآخر من جسم الإسفنج إلى الركيزة - الحجارة والطحالب وسطح جسم الحيوانات الأخرى. يسمى التجويف الموجود داخل "الكيس". الأذيني,أو مجاور للمعدة. على الرغم من أنه يشبه تجويف المعدة (الأمعاء) في التجويفات المعوية، إلا أن التشابه خارجي بحت، حيث لا يحدث فيه أي هضم.
أرز. 3.
هيكل عظمي لإسفنجة زجاجية في أعماق البحار يوبلكتيلا الرشاشيات,
التي توجد قبالة سواحل اليابان، ليست فقط جميلة بشكل مذهل،
ولكن أيضًا تصميم قوي للغاية
تتكون الطبقة الخارجية لجسم الإسفنج من خلايا غلافية مسطحة - الخلايا الصنوبرية،ومن بينها خلايا أسطوانية كبيرة تخترق الجسم من خلالها - الخلايا المسامية. تربط القنوات المسامية البيئة الخارجية بالتجويف الداخلي. تتكون الطبقة الداخلية من الجسم من الخلايا السوطية - الخلايا الصفراويةمن اللافت للنظر أن سوطهم محاط بطوق بلازمي. تم العثور على مثل هذه الياقات فقط في مجموعة واحدة من الأوليات السوطية - السوطيات الصفراوية. في معظم الإسفنج، تشكل الخلايا الصفراوية طبقة ليست مباشرة في التجويف الأذيني (على الرغم من أن هذا يحدث أيضًا)، ولكن في جيوب أو غرف خاصة تقع بين الطبقات الخارجية والداخلية ومتصلة بالبيئة الخارجية والتجويف الداخلي عن طريق القنوات (الشكل 4). ).
بين طبقتين من الخلايا (أتردد في تسميتها أنسجة؛ سأشرح السبب بعد قليل) توجد طبقة من مادة هلامية عديمة البنية - mesoglea. كما أن لديها خلايا. هذه هي الخلايا المكونة للهيكل العظمي - الأرومات الصلبة، الخلايا النجمية – التهاب القولون، والتي جنبا إلى جنب مع الصلبة العينية(مع الإبر) تؤدي وظيفة داعمة ومتحركة الخلايا الأميبيةوأخيرا، غير متمايزة الخلايا البدائيةقادرة على التحول إلى أنواع أخرى من الخلايا، بما في ذلك الخلايا الجرثومية (الشكل 5). كيف يعمل هذا النظام برمته؟
تؤدي الحركات المتزامنة لسوط الخلايا الصفراوية إلى إنشاء تدفق للمياه موجه من الخارج إلى التجويف الأذيني ومنه إلى الفم. من السهل التحقق من ذلك. إذا قمت بصب مسحوق قرمزي مطحون جيدًا أو جثة في حوض السمك باستخدام إسفنجة حية، فبعد فترة من الوقت سنرى تيارات حمراء أو سوداء تخرج من الفم.
يوفر تدفق الماء لجميع الخلايا الإسفنجية الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، مع تدفق الماء، تطفو جزيئات الطعام الصغيرة (لا تزيد عن 10 ميكرون) المعلقة في الماء عبر الخلايا الصفراوية. يتم التقاط هذه الجسيمات بواسطة الخلايا الصفراوية ثم يتم نقلها جزئيًا إلى خلايا أميبية متحركة. وبالتالي، فإن الإسفنج غير متجانس، مثل جميع الحيوانات.
لكن... لكن هضمها يتم حصريًا داخل الخلايا (البلعمة). في الواقع، تتغذى كل خلية من تلقاء نفسها، مما يجعلها مشابهة للكائنات الأولية ويميزها عن معظم الكائنات متعددة الخلايا الحقيقية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتحول الخلايا من نوع واحد، إذا لزم الأمر، إلى خلايا من نوع آخر. لذلك، فإن التحدث في هذه الحالة عن الأديم الخارجي والأديم الباطن الحقيقي أمر محفوف بالمخاطر على الأقل. إذن، من هم: الأوليات الاستعمارية أم متعددة الخلايا؟ كيف ومن أين أتوا؟
ربما تساعد دراسة تكاثر الإسفنج وتطوره في الإجابة على هذا السؤال؟ يحدث التكاثر اللاجنسي فيها عن طريق البراعم. وغالباً ما يكون نتيجة ذلك تكوين مستعمرات، وفي بعض الأحيان يمكن إحصاء عدد الأفواه ومنه الحكم على عدد الأفراد المكونة للمستعمرة، لكن في بعض الأحيان يتعذر إحصاءهم. ومن الغريب أن العديد من الإسفنج يتميز بالبراعم الداخلية. تتشكل البراعم الداخلية من خلايا بدائية غير متمايزة للعديد من إسفنجيات بايكال البحرية والمياه العذبة - الاستدلالات التراكمية. تنشأ كل بلورية من خلية بدائية واحدة، والتي، مع ذلك، تتغذى بواسطة الخلايا البدائية الأخرى المحيطة بها، المندمجة معًا. تخرج يرقة من التراكمات التراكمية، والتي تستقر بعد ذلك على الركيزة وتتحول إلى كائن حي بالغ. تشكل إسفنجات المياه العذبة براعم داخلية ذات بنية مختلفة - جواهر (الشكل 6). وهي تتكون من مجموعة من الخلايا البدائية محاطة بمحفظة كيتينية بطبقة هوائية تحتوي على أشواك هيكلية، وغالباً ما تشكل نمطاً منتظماً وجميلاً إلى حد ما. تقضي الجواهر فترة الشتاء، حتى أنها تنجو من موت الإسفنج، وعندما تحدث ظروف مواتية، تترك مجموعة من الخلايا الحية الكبسولة عبر مسام خاص وتنتج إسفنجة جديدة.
فضولي؟ نعم. ولكن لحل مسألة مكانة الإسفنج في نظام العالم العضوي، فإن الإلمام بتكاثرها الجنسي هو الأهم بكثير. الإسفنج خنثى. تتشكل خلاياها الجرثومية بسبب نفس الخلايا البدائية غير المتمايزة في الطبقة المتوسطة الجيلاتينية الموجودة بين طبقتين من الخلايا. بعد ذلك، تدخل الحيوانات المنوية مع تيار من الماء إلى التجويف الداخلي، ويتم التقاطها بواسطة الخلايا الصفراوية ونقلها إلى الخلايا الأميبية المتحركة، والتي تقوم بعد ذلك بتوصيلها إلى البيض. ومع ذلك، في بعض الأحيان يتم تنفيذ هذا التسليم بواسطة الخلايا الصفراوية نفسها، حيث تتخلص من الأسواط وتتخذ شكلًا أميبيًا.
ومن الخارج توجد قشرة كيتينية وطبقة هوائية بها شويكات
غالبًا ما يحدث سحق البويضة المخصبة داخل جسم الإسفنجة. ونتيجة لذلك، ما يسمى كولوبلاستولا، وتتكون من طبقة واحدة من الخلايا المغطاة بالسوط. ويهاجر بعضها إلى الداخل لتشكل طبقة داخلية. والنتيجة هي جنين مكون من طبقتين (يرقة-حمة)، يتوافق مع المرحلة التالية من تطور الحيوان - المعدة. في بعض الإسفنج، تحدث الأمور بشكل مختلف - طبقة واحدة الأمفيبلاستولا، والتي تتكون أيضًا من نوعين من الخلايا: صغيرة ذات سوط في الأمام وكبيرة خالية من السوط في الخلف. مرة أخرى، تبدو كطبقتين جرثوميتين، فقط لا تقع واحدة داخل الأخرى، بل واحدة تلو الأخرى.
لكن... هناك تلك "لكن" مرة أخرى! بعد السباحة لبعض الوقت، تلتصق اليرقات بالركيزة و... تنقلب من الداخل إلى الخارج (الشكل 7). في الحمة، تتغير طبقات الجراثيم أماكنها. وينتهي الأمر بالخلايا السوطية في الداخل، وتتحول إلى الخلايا الصفراوية، وتشكل الخلايا التي لا تحتوي على الأسواط الطبقة الخارجية. وتقوم الخلايا الأمفيبلاستولا أيضًا برحلة مماثلة، فالخلايا ذات السوط تنتهي بالداخل، والخلايا غير السوطية تنتهي بالخارج. فأين الأديم الظاهر وأين الأديم الباطن؟ أي من العمليتين - تكوين طبقتين من الخلايا أو تبادل أماكنهما - تعتبر معيدة؟ إذهب واستنتج! لا يحدث مثل هذا "الانحراف" في الطبقات الجرثومية في أي كائن حي متعدد الخلايا. حتى أن علماء الحيوان توصلوا إلى ما يشبه تصنيفًا خاصًا للإسفنج ليس له رتبة - إنانتوزوا- "انقلبت من الداخل إلى الخارج."
مملكة فرعية (يعتبرها البعض الآخر مملكة) للحيوانات متعددة الخلايا ( ميتازوا) الآن غالبًا ما يتم تقسيمها إلى قسمين (أقسام فرعية): بارازواالذي ينتمي إليه نوع الإسفنج بوريفيرا، و يوميتازوا، والتي تنتمي إليها جميع الأنواع الأخرى. ودون الخوض في الجدل الدائر بين علماء التصنيف بشأن رتبة الأصناف، نلاحظ أن الإسفنج له مكانة خاصة بين الحيوانات.
إن اعتبار الكائن الإسفنجي مجرد مستعمرة من الأوليات هو أيضًا أمر غير عادل: فخلاياه مختلفة جدًا ومتخصصة، وتنظيمه، وعلم وظائف الأعضاء، وتكاثره معقد للغاية. نعم، ليس لديهم جهاز عصبي يتكامل مع الجسم. صحيح أن الخلايا النجمية يتم صبغها بالفضة في المستحضرات، مثل الخلايا العصبية للكائنات الحية الأخرى، لكن هذا ليس دليلا بعد على وظيفتها الموصلة العصبية. نعم، لا تحتوي الإسفنج على نظام حركي - فهي تحتوي على خلايا مقلصة، لكنها لا تحتوي على لييفات عضلية، وبالتالي فإن قدراتها ضئيلة. ومع ذلك، على ما يبدو، ينبغي اعتبار الإسفنج حيوانات متعددة الخلايا. غير كاملة للغاية، سيئة التكامل، ولكنها متعددة الخلايا. هناك حجة إضافية لصالح ذلك وهي حقيقة أن الخلايا المكونة للهيكل العظمي لكل نوع من الإسفنج تنتج هيكلًا عظميًا خاصًا بهذا النوع (الشكل 3).
يتكون الهيكل العظمي الداخلي بشكل مختلف ويتكون من مواد مختلفة في فئات مختلفة من الإسفنج. يمكن أن تتكون الإبر الهيكلية - الشويكات - من السيليكا أو الجير. بالإضافة إلى ذلك، يشتمل الهيكل العظمي للعديد من الإسفنجيات على المادة العضوية الإسفنجية، والتي تتشكل منها شبكات معقدة. الهيكل العظمي هو السمة الرئيسية التي يتم من خلالها تقسيم الإسفنج إلى فئات. عادة ما يكون هناك ثلاثة منهم.
الإسفنج الجيري ( كالسيسبونجياأو الكلسية). إسفنجات بحرية حصريًا، وعادةً ما تكون صغيرة جدًا وغير معبرة. في أغلب الأحيان، لا يتم تلوينها بأي شكل من الأشكال، ويتم تمثيل هيكلها العظمي بإبر جيرية ثلاثية وأربعة أشعة وأحادية المحور.
الاسفنج الزجاجي ( الهيالوسبونجيا). الكائنات البحرية، وفي أغلب الأحيان في أعماق البحار. يمكن أن تكون إما انفرادية أو استعمارية. عادة ما تكون الإسفنج الحي غير واضحة، باهتة اللون، على الرغم من أنها تصل إلى أحجام كبيرة بما فيه الكفاية - ارتفاع 50 سم. في بعض الإسفنج الزجاجي، تنمو الإبر الهيكلية معًا عند أطرافها، لتشكل هياكل مخرمة جميلة بشكل مذهل تذكرنا ببرج إيفل. هذا التشابه ليس عرضيًا: ففي كلتا الحالتين نواجه مثالًا لهيكل هندسي يتمتع بأقصى قوة وأقل وزن. يتم استخدام بعض الإسفنج الزجاجي، أو بالأحرى هياكلها، بعد إزالة الأجزاء الناعمة منها، كديكورات في اليابان، ويقال إنها باهظة الثمن.
تنتمي معظم الإسفنج إلى هذه الفئة الإسفنج المشترك (ديموسبونجيا). يتكون هيكلها العظمي من السيليكا، أحيانًا يتم دمجها مع الإسفنج، وأحيانًا يتم تمثيلها بالإسفنج وحده، أو، وهو أمر غير معتاد بالنسبة للإسفنج، غائب تمامًا.
إبر الإسفنج العادي متنوعة للغاية وغريبة في بعض الأحيان: فهي تشبه الإبر ذات الرأسين والهراوات والمراسي والنجوم وما إلى ذلك (الشكل 8). في تلك الإسفنجيات التي يتم فيها تمثيل الهيكل العظمي بالإسفنجين فقط، فإنه يشكل بنية مكانية معقدة. هذه، على سبيل المثال، إسفنجات المرحاض (الشكل 9). هيكلها العظمي حساس للغاية، وفي وقت من الأوقات تم تجفيف هذه الإسفنجات واستخدامها لغسل الجسم. يرجى ملاحظة أننا نطلق تقليديًا أيضًا على إسفنجات ورثة المطاط والرغوة. في الوقت الحاضر، ربما يتم استخدام إسفنجات المرحاض فقط لطحن الزجاج البصري بشكل جيد*. نظرًا لعدم وجود الكثير منها في الطبيعة، تعلم الناس تكاثرها، مستفيدين من قدرة الإسفنج على التجدد. يتم ربط قطع صغيرة من الإسفنج بسلك ببعض الركيزة الثابتة في الأسفل وتترك لعدة سنوات، وبعد ذلك تتم إزالة "الحصاد".
كلاهما يذهل بأناقتهما ونزوتهما. الرسم غير قابل للتكبير والتصغير
وبادياجي المياه العذبة، التي تنتمي أيضًا إلى فئة الإسفنج العادي، على شكل مسحوق، يتكون بشكل أساسي من إبر الشويكة، تباع في الصيدليات وتستخدم كفرك للروماتيزم والأورام الدموية. تساعد العديد من الإسفنجات التي تحتوي على اليود في علاج مرض جريفز.
من بين ممثلي فئة الإسفنج العادي هناك أيضًا كائنات مملة. يتذكر أي شخص زار البحر الأسود عدد المرات التي كان من الضروري فيها التخلص من صدفة أسقلوب بونتيك، لأنها كانت قد أكلت بالكامل ومليئة بنوع من الممرات. هذا هو عمل اسفنجة الحفر كليوني.
على الرغم من أن الإسفنج البحري يفضل المياه الضحلة الاستوائية وشبه الاستوائية، إلا أنه يتواجد في كل مكان، بما في ذلك مياه القطب الشمالي والقطب الجنوبي. هناك ببساطة عدد أقل من المشاهدات هنا. ولكن على عمق حوالي 100 متر، تشكل الإسفنجيات عقدًا مستمرًا حول القارة القطبية الجنوبية.
قليل من علماء الحيوان يدرسون الإسفنج. يتم تفسير ذلك ببساطة - ليس لديهم أهمية عملية كبيرة، فهي ليست جذابة في المظهر، وليس مثل الطيور أو النمور أو نجم البحر، على سبيل المثال. وفي الوقت نفسه، فإن اسم أحد أكبر المتخصصين الروس في الإسفنج البحري معروف للجميع. في الوقت الحاضر، يتذكر عدد قليل من الناس أن المسافر الروسي العظيم والإثنوغرافي وعالم الأنثروبولوجيا نيكولاي نيكولاييفيتش ميكلوهو ماكلاي كان عالم الحيوان من خلال التدريب. كان تلميذًا ومساعدًا للعظيم إرنست هيجل، وقد عمل كثيرًا على الإسفنج في بحارنا. وفي نهاية العديد من الأسماء العلمية للإسفنجيات التي تعيش في البحار الشمالية نجد اسم مؤلف وصف النوع - ميكلوتشو ماكلاي.
ولكن العودة إلى مسألة أصل الإسفنج، والتي ظلت بطريقة أو بأخرى على الهامش. ليس هناك شك في أن الأسلاف البعيدين لجميع الكائنات متعددة الخلايا كانوا عبارة عن سوطات أحادية الخلية. إن بنية الخلايا الصفراوية الإسفنجية وتشابهها مع السوطيات الصفراوية تثبت ذلك بوضوح. كانت المرحلة التالية في ظهور الكائنات متعددة الخلايا هي السوط الاستعماري. من بين مستعمرات السوطيات الحديثة، نعرف تلك التي تتكون من 4، 8، 16، 32، 64-128، 512-1048 خلية. أولئك. 2ن- من الواضح أن ظهور المستعمرات كان بسبب عدم انفصال الخلايا المنقسمة.
إذا التزمنا بالنظرية الأكثر قبولًا حول أصل تعدد الخلايا، وهي نظرية I.I. متشنيكوف، ثم تطورت الأحداث على هذا النحو. وجدت بعض الخلايا، بعد أن استولت على جزيئات الطعام، نفسها في وضع غير مؤات - كان عليها أن تتحرك وتتغذى. كان الحل المناسب في هذه الحالة هو الهجرة، حيث تمر تحت طبقة الخلايا المسوطة. وبمرور الوقت، أصبحت هذه العملية إلزامية، وبالتالي ظهر السلف ذو الطبقتين لجميع الكائنات متعددة الخلايا. أصبحت الطبقة الخارجية من الخلايا السوطية وطبقة الخلايا الداخلية المواد الأولية للأديم الظاهر والأديم الباطن.
من السهل رؤية ذلك البلعمة- هكذا أطلق متشنيكوف على هذا المخلوق الافتراضي - الذي لا يختلف عمليا عن حمة الإسفنج، وحتى عن البلانولا - يرقات التجويفات المعوية. هذا التشابه هو حجة قوية جدا لصالح النظرية المذكورة أعلاه.
ولكن أثناء انتقال المخلوقات الشبيهة بالبلعمات إلى نمط حياة مستقر، تبين أن طريقة تغذيتها غير فعالة للغاية. بعد كل شيء، هناك حاجة إلى الخلايا السوطية خارجيًا على وجه التحديد في المرحلة المتنقلة - فهي توفر الحركة. إن جمود الأشكال "البالغة" هو "المسؤول" عن حقيقة أنه عندما تستقر يرقات الإسفنج على الركيزة، يحدث "انحراف" الطبقات الجرثومية - يمكن للخلايا السوطية أن تخلق تدفقًا موجهًا للمياه فقط عندما تكون كذلك داخل التجويف المجاور للمعدة.
أدى انتقال أسلاف الحيوانات متعددة الخلايا الشبيهة بالبلعمات إلى نمط حياة لاطئ إلى ظهور جذعين من شجرة النشوء والتطور - الإسفنج والتجويفات المعوية. لقد تبين أن الإسفنج فرع أعمى من التطور؛ ولم ينحدر منه أحد. كان مصير أحفاد البلعمة الآخرين مختلفًا. لكن هذه محادثة مختلفة تمامًا.