История происхождения

Первые представители иглокожих появились примерно 520 млн лет назад в кембрийский период. Водные обитатели заселяли моря Ангариды, Гондваны и Лаврентии. Сегодня выделяют 5 классов иглокожих, однако учёные приводили гипотезы о принадлежности к этому типу и некоторых других вымерших организмов. Расцвет группы животных пришёлся на палеозой.

Иглокожих обитателей подводного мира можно определить по своеобразной структуре и минерализированному скелету, который хорошо сохраняется в состоянии ископаемого. Современными родственниками иглокожих выступают полухордовые. Оба типа относятся к вторичноротым. Вместе они образуют кладу Ambulacraria. Предположительно типы разделились 580−560 млн лет назад. Предком вторичноротых было билатерально-симметричное животное, имевшее три пары целомических мешков.

С развитием систематики удалось узнать немало фактов о древних организмах. Сначала классам иглокожих был характерен сидячий образ жизни. В то время представители водной фауны не обладали радиальной симметрией. Их тела покрывали пластины, а рот и анальное отверстие располагались на стороне, обращённой от субстрата. Внутренние органы размещались асимметрично.

У других представителей типа имелись радиальные амбулакральные бороздки вокруг рта, которыми они собирали пищу. От них произошло ещё несколько классов, включая современных морских лилий и голотурий. Первые свободноподвижные виды сочетали признаки морских ежей, морских звёзд и офиур.

Современная классификация

Для каждого класса иглокожих характерна определённая форма тела:

• Морские лилии. Единственный прикрепленный подтип. Животные обладают чашевидным телом. В его центре находится рот, от которого отходит венчик с перистыми ветвящимися лучиками. Они помогают лилиям захватывать пищу. От тела вниз отходит стебель. У некоторых особей его заменяет множество подвижных отростков, которыми лилии прикрепляются к субстрату. Если организмы не имеют таких средств передвижения, тогда они ползают или плавают.
• Морские звёзды. Животные представляют собой уплощённую пятиконечную звезду или пятиугольник. Они могут иметь различные оттенки. Животные медленно передвигаются по поверхности с помощью амбулакральных ножек. Особи некоторых разновидностей выворачивают желудок и обволакивают им моллюсков и других жертв.
• Морские ежи. Характеризуются шаровидным или дисковидным телом. Размер особей может достигать 30 см. Тело покрыто скелетными пластинками с длинными и тонкими иглами, которые защищают животных от врагов. У некоторых видов имеется специальный жевательный аппарат — аристотелевый фонарь. Таким ртом они не только едят, но и сверлят отверстия в скалах. Передвигаются морские ежи при помощи игл или амбулакральных ножек.
• Офиуры. Другое название — змеехвостки. Тело особей представляет собой плоский диск диаметром до 10 см. От него отходят 5 или 10 гибких членистых лучика. Их длина может превышать размер тела. Некоторые виды живородящи. Офиуры передвигаются за счёт изгибающихся лучиков. Их рацион составляют мелкие животные и детрит. Тропические разновидности характеризуются яркими расцветками. Некоторые змеехвостки могут светиться.
• Голотурии (морские огурцы). Основная черта животных — сильно редуцированный скелет. Тела, напоминающие огурец, достигают в длину 2 м. Рот окружён щупальцами, которые захватывают пищу. Голотурии склонны к автотомии: при сильных раздражениях они выбрасывают через образующийся в клоаке разрыв свой кишечник или лёгкое. Малоподвижные животные питаются илом или мелким планктоном. Некоторые виды морских огурцов люди употребляют в пищу.

Группа иглокожих насчитывает не меньше 6000 современных разновидностей. Вымерших подтипов было в два раза больше.

Характеристика и физиология

У взрослых особей иглокожих общей характеристикой выступает тело с пятилучевой симметрией. Их личинки отличаются билатерально-симметричной формой. Все классы иглокожих обязательно проходят пятилучевую стадию развития. У некоторых позже может появиться двусторонняя симметрия. Среди морских лилий и звёзд есть разновидности с большим числом рук. У некоторых змеехвосток ветвящиеся конечности образуют сложную структуру, напоминающую крону деревьев.

Особенности разных систем организмов:

• Пищеварительная. У взрослых иглокожих рот и анальное отверстие находятся на противоположных сторонах тела, а у голотурий — на его разных концах. Морские звёзды, ежи и офиуры передвигаются по субстрату оральной стороной. Кишечник представляет собой длинную сквозную трубку. У морских звёзд имеется желудок для наружного переваривания добычи. Пищеварительными железами выступают печёночные наросты.
• Выделительная. Органы выделения представлены амёбоцитами целома. Поглощённые продукты распада и иные вещества выводятся наружу через разрыв в стенке тела.
• Амбулакральная. Эта система выступает характерным признаком иглокожих. Она представляет собой заполненные жидкостью каналы, которые выполняют функции дыхания, осязания, выделения и движения. Раствор имеет состав, сходный с морской водой. Когда животное наполняет расслабленные каналы жидкостью, оно вытягивается во время движения, присасываясь к поверхности. При резком сокращении просвета вода выталкивается, а остальная часть тела подтягивается вперёд.
• Кровеносная. Слаборазвитая система состоит из полостей в соединительной ткани без эндотелиальной выстилки. Каждый луч тела включает 2 радиальных канала с кровеносным сосудом в перегородке между ними. Трубчатые образования впадают в оральное кольцо.
• Дыхательная. У большинства иглокожих имеются кожные жабры. Голотурии обладают водными лёгкими.

Целом морских обитателей состоит из полости тела, амбулакральной и перигемальной систем. Внутренние органы располагаются в обширной части. Некоторые из них размещены в карманах тела или подвешены на специальных складках — мезентериях. В коже находятся выросты, в которые заходят жабры.

Покров и скелет

Биоминеральный эндоскелет у представителей иглокожих развивается в подкожном слое. Он включает известковые пластинки с наружными придатками. У морских ежей дополнительные отростки развиты особенно сильно. Защитные иглы, которые защищают их от опасности, могут направляться в сторону надвигающегося врага. Скелетные образования, представляющие собой хватательные щипчики, называются педицеллярии. Они помогают морским ежам и звёздам очищать тело и избавляться от паразитирующих организмов.

Офиуры характеризуются особенно развитым скелетом в области лучей. В этих частях формируются массивные известковые членики — позвонки.

Также при описании водных обитателей нужно отметить, что они способны менять степень жёсткости своего покрова и соединительной ткани. К примеру, такое происходит, когда морская звезда дугообразно изгибается над добычей. Её амбулакральные ножки становятся опорой для лучей и прикрепляются к створкам моллюска. Когда животное поест, его ткань снова становится мягкой и эластичной, а само тело распрямляется.

Защищаясь от врагов, морские ежи изменяют жёсткость, чтобы зафиксировать положение игл и отразить ими атаку. В покровах представителей иглокожих находятся мышцы, нервные и иные типы клеток. Однако именно внеклеточный матрикс изменяет показатель жёсткости соединительной ткани.

Особенности размножения и развития

Многие виды иглокожих — раздельнополые животные. Яйца, бедные желтком, формируются взрослыми особями и вымётываются ими в воду. Размножаются морские животные наружным способом. Зародыш развивается в составе меропланктона. Оплодотворённая яйцеклетка дробится и затем формирует бластулу. Обычно на этой стадии и вылупляются новые особи. Бластулообразная личинка представлена пузырём. Эпителизированный слой жгутиконосных клеток выступает оболочкой. В полости пузыря находится студенистая жидкость. Бластула передвигается при помощи жгутиков.

Через определённый период некоторые клетки в бластуле начинают переселяться. На этой стадии формируются личиночный скелет и замкнутая первичная кишка. Затем обособляются целомы, после чего образуются руки и рот. Завершает процесс гаструляции формирование 3 зародышевых листка:

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

Потом бластопор перемещается на брюшную сторону и превращается в анус. Рядом формируется ротовая ямка, которая сливается с кишкой и преобразуется в рот. Кишечник разделяется на тонкий отдел, пищевод и желудок. Форма тела становится похожей на яйцо. Вокруг орального отверстия образуются реснички, которые помогают передвигаться и подгонять к себе пищу.

У личинки появляются органы, которые позволяют ей вести планктонный образ жизни. Потом в свободноплавающих организмах появляется имагинальный диск, который выступает зачатком будущей взрослой особи. Слева на теле формируется оральная сторона, а справа — аборальная. В конце метаморфоза полностью исчезают личиночные органы, а животное превращается во взрослую особь.

Места обитания

Большая часть представителей типа иглокожих проживает в морях. Животные не могут регулировать состав жидкости своего тела, поэтому они не переносят солёную среду. Лишь несколько разновидностей смогло адаптироваться к условиям пресных вод.

Все иглокожие ведут донный образ жизни. Они обитают в районе от литоральной зоны до самых глубин водоёмов. Господствующим донным классом выступают голотурии. Преимущественно иглокожие населяют Баренцево, Карское, Охотское и Чукотское моря.

Многие морские ежи, голотурии и змеехвостки предпочитают жить на илистом грунте или песке. Некоторые виды населяют камни. Среди иглокожих есть животные, которые предпочитают определённую температуру. С понижением показателей некоторые разновидности перемещаются в более глубокие воды.

Занимательные факты

Необычные обитатели морей выделяются среди многообразия жизненных форм на Земле. Даже в школах такая тема кажется ученикам увлекательной. Составить захватывающее сообщение по биологии помогут интересные факты об иглокожих:

• Первые особи этой группы животных возникли ещё задолго до динозавров.
• Тела некоторых вымерших видов достигали в длину 20 м.
• Питание водных животных разнообразно. Представители морских глубин могут быть как хищниками, так и растительноядными.
• Длина самых маленьких разновидностей иглокожих не превышает 2−3 мм.
• Некоторые обитатели морских глубин способны к регенерации. К примеру, морские звёзды могут получить из одного своего луча цельную особь.
• Существуют голотурии, которые при извлечении из воды на воздух размягчаются и растекаются, быстро погибая.
• Икра некоторых представителей морских ежей имеет промысловое значение для человека.
• Среди морских звёзд встречаются ядовитые виды. Некоторые представители этого класса могут разрушать кораллообразующие полипы.
• В красный список угрожаемых видов МСОП занесены 16 видов голотурий: 9 из них считаются уязвимыми, а 7 — вымирающими.

Иглокожие выглядят так, словно прилетели с другой планеты. Животные, населяющие морские глубины, выступают ярким примером того, что эволюция идёт разными путями, причём возникающие организмы отлично приспосабливаются к различным условиям жизни в природе.