شوكيات الجلد

سميت شوكيات الجلد (Echinodermata) بهذا الاسم نسبةً لجلدها الشوكي (من الكلمة اليونانية "echinos" التي تعني "شوكي" و"dermos" التي تعني "جلد"). تضم الشعبة حوالي 7,0005 نوع حي موصوف، مثل نجوم البحر، وخيار البحر، وقنافذ البحر، ودولارات الرمل، ونجوم البحر الهشة. شوكيات الجلد (Echinodermata) بحرية حصريًا.

تُظهر شوكيات الجلد البالغة تناظرًا شعاعيًا خماسيًا ولها هيكل داخلي كلسي مكون من عظيمات (شكل 15.31)، على الرغم من أن المراحل اليرقية المبكرة لجميع شوكيات الجلد تتمتع بتناظر ثنائي. يتطور الهيكل الداخلي بواسطة خلايا البشرة، والتي قد تحتوي أيضًا على خلايا صبغية تمنح هذه الحيوانات ألوانًا زاهية، بالإضافة إلى خلايا محملة بالسموم. تمتلك هذه الحيوانات تجويفًا جسميًا حقيقيًا، يتم تعديل جزء منه ليصبح جهازًا دوريًا فريدًا يسمى الجهاز الوعائي المائي (water vascular system). من السمات المثيرة للاهتمام في هذه الحيوانات قدرتها على التجديد، حتى عندما تفقد أكثر من 75 بالمائة من كتلة جسمها.

العمليات الفسيولوجية لشوكيات الجلد

تمتلك شوكيات الجلد جهازًا فريدًا لتبادل الغازات، وتدوير المغذيات، والحركة يُسمى الجهاز الوعائي المائي. يتكون الجهاز من قناة حلقية مركزية وقنوات شعاعية تمتد على طول كل ذراع. يدور الماء عبر هذه التراكيب مما يسمح بتبادل الغازات والمغذيات والفضلات. يتحكم تركيب يقع أعلى الجسم، يُسمى الصفيحة المسامية (madreporite)، في كمية الماء في الجهاز الوعائي المائي. يمكن تمديد أو تقليص "الأقدام الأنبوبية"، التي تبرز عبر فتحات في الهيكل الداخلي، باستخدام الضغط الهيدروستاتيكي في الجهاز. يسمح هذا الجهاز بحركة بطيئة، ولكن بقوة كبيرة، كما يتضح عندما تلتصق الأقدام الأنبوبية بنصفي رخوي ذي مصراعين، مثل المحار، وتسحب الأصداف ببطء ولكن بثبات، كاشفةً اللحم بالداخل.

شكل 15.31 يوضح هذا الرسم التخطيطي تشريح نجم البحر.

يحتوي الجهاز العصبي لشوكيات الجلد على حلقة عصبية في المركز وخمسة أعصاب شعاعية تمتد إلى الخارج على طول الأذرع. لا يوجد تحكم عصبي مركزي. تمتلك شوكيات الجلد أجناسًا منفصلة وتطلق أمشاجها في الماء حيث يحدث الإخصاب. قد تتكاثر شوكيات الجلد أيضًا لاجنسيًا عن طريق التجديد من أجزاء الجسم.

تنوع شوكيات الجلد

تنقسم هذه الشعبة إلى خمس طوائف: النجميات (Asteroidea) (نجوم البحر)، والأفاعي البحرية (Ophiuroidea) (نجوم البحر الهشة)، والقنفذيات (Echinoidea) (قنافذ البحر ودولارات الرمل)، والزنبقيات (Crinoidea) (زنابق البحر أو نجوم الريش)، وخيار البحر (Holothuroidea) (خيار البحر) (شكل 15.32).

ربما تكون نجوم البحر، أو أعضاء طائفة النجميات (Asteroidea)، هي أشهر شوكيات الجلد. تأتي بأشكال وألوان وأحجام متنوعة، مع أكثر من 1,800 نوع معروف. تشمل خصائص نجوم البحر التي تميزها عن طوائف شوكيات الجلد الأخرى أذرعًا سميكة تمتد من قرص مركزي حيث تخترق الأعضاء الأذرع. تستخدم نجوم البحر أقدامها الأنبوبية ليس فقط للإمساك بالأسطح ولكن أيضًا للإمساك بالفرائس. تمتلك نجوم البحر معدتين، يمكنها إخراج إحداهما عبر أفواهها لإفراز العصارات الهضمية داخل الفريسة أو عليها قبل الابتلاع. يمكن لهذه العملية أن تسيل الفريسة بشكل أساسي وتجعل الهضم أسهل.

تمتلك نجوم البحر الهشة أذرعًا طويلة ورفيعة لا تحتوي على أي أعضاء. لا تمتلك قنافذ البحر ودولارات الرمل أذرعًا ولكنها نصف كروية أو مسطحة بخمسة صفوف من الأقدام الأنبوبية، والتي تساعدها في الحركة البطيئة. زنابق البحر ونجوم الريش هي كائنات معلقة التغذية ذات ساق. خيار البحر ذو جسم رخو ومستطيل بخمسة صفوف من الأقدام الأنبوبية وسلسلة من الأقدام الأنبوبية حول الفم تم تعديلها إلى لوامس تستخدم في التغذية.

شكل 15.32 تشمل أعضاء مختلفة من شوكيات الجلد (أ) نجم البحر من طائفة النجميات (Asteroidea)، (ب) نجم البحر الهش من طائفة الأفاعي البحرية (Ophiuroidea)، (ج) قنافذ البحر من طائفة القنفذيات (Echinoidea)، (د) زنابق البحر التي تنتمي إلى طائفة الزنبقيات (Crinoidea)، و (هـ) خيار البحر الذي يمثل طائفة خيار البحر (Holothuroidea). (المصدر أ: تعديل لعمل أدريان بينغستون؛ المصدر ب: تعديل لعمل جوشوا غاندرسون؛ المصدر ج: تعديل لعمل صموئيل تشاو؛ المصدر د: تعديل لعمل سارة ديبر؛ المصدر هـ: تعديل لعمل إد بيرمان)

الحبليات

توجد غالبية الأنواع في شعبة الحبليات (Chordata) في الشُعيبة الفرعية الفقاريات (Vertebrata)، والتي تضم العديد من الأنواع التي نعرفها. تحتوي الفقاريات على أكثر من 60,000 نوع موصوف، مقسمة إلى مجموعات رئيسية من الجلكيات، والأسماك، والبرمائيات، والزواحف، والطيور، والثدييات.

تتشارك الحيوانات في شعبة الحبليات (Chordata) أربع سمات رئيسية تظهر في مرحلة ما من تطورها: الحبل الظهري، والحبل العصبي الظهري المجوف، والشقوق البلعومية، والذيل ما بعد الشرجي (شكل 15.33). في مجموعات معينة، تكون بعض هذه الصفات موجودة فقط أثناء التطور الجنيني.

سميت الحبليات بهذا الاسم نسبةً إلى الحبل الظهري (notochord)، وهو تركيب مرن على شكل قضيب يوجد في المرحلة الجنينية لجميع الحبليات وفي المرحلة البالغة لبعض أنواع الحبليات. يقع بين الأنبوب الهضمي والحبل العصبي، ويوفر دعمًا هيكليًا على طول الجسم. في بعض الحبليات، يعمل الحبل الظهري كدعامة محورية أساسية للجسم طوال حياة الحيوان. في الفقاريات، يكون الحبل الظهري موجودًا أثناء التطور الجنيني، وفي ذلك الوقت يحفز تطور الأنبوب العصبي ويعمل كدعامة للجسم الجنيني النامي. ومع ذلك، لا يوجد الحبل الظهري في مرحلة ما بعد الولادة للفقاريات؛ في هذه المرحلة، يتم استبداله بـ العمود الفقري (vertebral column).

يُشتق الحبل العصبي الظهري المجوف (dorsal hollow nerve cord) من الأديم الظاهر الذي يغوص تحت سطح الجلد ويتدحرج ليصبح أنبوبًا مجوفًا أثناء التطور. في الحبليات، يقع ظهريًا للحبل الظهري. على النقيض من ذلك، تمتلك شعب الحيوانات الأخرى حبالًا عصبية صلبة تقع إما بطنيًا أو جانبيًا. يتطور الحبل العصبي الموجود في معظم أجنة الحبليات إلى الدماغ والحبل الشوكي، اللذين يشكلان الجهاز العصبي المركزي.

الشقوق البلعومية (Pharyngeal slits) هي فتحات في البلعوم، المنطقة الواقعة خلف الفم مباشرة، وتمتد إلى البيئة الخارجية. في الكائنات الحية التي تعيش في البيئات المائية، تسمح الشقوق البلعومية بخروج الماء الذي يدخل الفم أثناء التغذية. تستخدم بعض الحبليات اللافقارية الشقوق البلعومية لترشيح الطعام من الماء الذي يدخل الفم. في الأسماك، تُعدّل الشقوق البلعومية إلى دعامات خيشومية، وفي الأسماك الفكية، إلى دعامات فكية. في رباعيات الأطراف، تُعدّل الشقوق بشكل أكبر لتصبح مكونات للأذن واللوزتين، حيث لم تعد هناك حاجة لدعامات الخياشيم في هذه الحيوانات التي تتنفس الهواء. رباعي الأطراف (Tetrapod) يعني "ذو أربعة أقدام"، وتشمل هذه المجموعة البرمائيات والزواحف والطيور والثدييات. (تعتبر الطيور رباعيات أطراف لأنها تطورت من أسلاف رباعية الأطراف).

الـ الذيل ما بعد الشرجي (post-anal tail) هو استطالة خلفية للجسم تمتد إلى ما بعد الشرج. يحتوي الذيل على عناصر هيكلية وعضلات، توفر مصدرًا للحركة في الأنواع المائية، مثل الأسماك. في بعض الفقاريات الأرضية، قد يعمل الذيل أيضًا في التوازن والحركة والتودد والإشارة عند اقتراب الخطر. في العديد من الأنواع، يكون الذيل غائبًا أو مختزلًا؛ على سبيل المثال، في القردة العليا، بما في ذلك البشر، يكون موجودًا في الجنين، ولكنه مختزل في الحجم وغير وظيفي في البالغين.

ربط بصري

شكل 15.33 في الحبليات، تظهر أربع سمات مشتركة في مرحلة ما من التطور: الحبل الظهري، والحبل العصبي الظهري المجوف، والشقوق البلعومية، والذيل ما بعد الشرجي. يوضح تشريح رأسحبلي (cephalochordate) المعروض هنا جميع هذه السمات.

أي من العبارات التالية حول السمات المشتركة للحبليات صحيحة؟

1. الحبل العصبي الظهري المجوف هو جزء من الجهاز العصبي المركزي للحبليات.
2. في الأسماك الفقارية، تصبح الشقوق البلعومية الخياشيم.
3. البشر ليسوا حبليات لأن البشر ليس لديهم ذيل.
4. لا تمتلك الفقاريات حبلًا ظهريًا في أي مرحلة من مراحل تطورها؛ بل لديها عمود فقري.

الحبليات اللافقارية

بالإضافة إلى الفقاريات، تحتوي شعبة الحبليات (Chordata) على فرعين حيويين من اللافقاريات: الذيلحبليات (Urochordata) (الغلاليات) و رأسيات الحبل (Cephalochordata) (السهيميات). يمتلك أعضاء هذه المجموعات السمات الأربع المميزة للحبليات في مرحلة ما من تطورهم.

تُسمى الغلاليات (tunicates) (شكل 15.34) أيضًا بـ "بخاخات البحر". يشتق اسم الغلاليات من المادة الكربوهيدراتية الشبيهة بالسليولوز، والتي تسمى الغلالة، وتغطي الجسم الخارجي. على الرغم من تصنيف الغلاليات كحبليات، إلا أن أشكالها البالغة معدلة كثيرًا في مخطط الجسم ولا تحتوي على حبل ظهري، أو حبل عصبي ظهري مجوف، أو ذيل ما بعد الشرجي، على الرغم من أنها تحتوي على شقوق بلعومية. تمتلك اليرقة جميع التراكيب الأربعة. معظم الغلاليات خناث. تفقس يرقات الغلاليات من البيض داخل جسم الغلالية البالغة. بعد الفقس، تسبح يرقة الغلالية لبضعة أيام حتى تجد سطحًا مناسبًا يمكنها الالتصاق به، عادةً في مكان مظلم أو مظلل. ثم تلتصق بالرأس بالركيزة وتخضع لتحول إلى الشكل البالغ، وفي هذه المرحلة يختفي الحبل الظهري والحبل العصبي والذيل.

شكل 15.34 (أ) تُظهر هذه الصورة مستعمرة من الغلالية Botrylloides violaceus. في المرحلة (ب) اليرقية، يمكن للغلالية السباحة بحرية حتى تلتصق بركيزة لتصبح (ج) كائنًا بالغًا. (المصدر أ: تعديل لعمل الدكتور دواين ميدوز، NOAA/NMFS/OPR)

تعيش معظم الغلاليات حياة ثابتة في المياه الضحلة للمحيطات وهي كائنات معلقة التغذية. الأطعمة الأساسية للغلاليات هي العوالق والحُتات. يدخل ماء البحر جسم الغلالية عبر سيفونها الداخلي. يتم ترشيح المواد العالقة من هذا الماء بواسطة شبكة مخاطية (شقوق بلعومية) وتمر إلى الأمعاء بفعل الأهداب. يفرغ الشرج في السيفون الخارجي، الذي يطرد الفضلات والماء.

السهيميات (Lancelets) تمتلك حبلًا ظهريًا، وحبلًا عصبيًا ظهريًا مجوفًا، و شقوقًا بلعومية، وذيلًا ما بعد الشرجي في مرحلة البلوغ (شكل 15.35). يمتد الحبل الظهري إلى الرأس، مما يعطي الشُعيبة الفرعية اسمها (رأسيات الحبل Cephalochordata). تعود أحافير هذه الشُعيبة الفرعية المنقرضة إلى منتصف العصر الكامبري (540-488 مليون سنة مضت). الأشكال الحية، السهيميات، سميت بذلك لشكلها الشبيه بالشفرة. يبلغ طول السهيميات بضعة سنتيمترات فقط وعادة ما توجد مدفونة في الرمال في قاع البحار المعتدلة الدافئة والاستوائية. مثل الغلاليات، هي كائنات معلقة التغذية.

شكل 15.35 تحتفظ السهيميات البالغة بالسمات الأربع الرئيسية للحبليات: الحبل الظهري، والحبل العصبي الظهري المجوف، والشقوق البلعومية، والذيل ما بعد الشرجي.