У глубоководных морских звезд обнаружили глаза

Датские биологи изучили сенсорную систему 13 видов морских звезд, обитающих в Гренландском море, и обнаружили у 12 из них глаза — светочувствительные органы на концах ножек. При этом глаза были найдены даже у самых глубоководных организмов: от глубины зависел только размер зрачков. Работа опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Главные чувствительные органы некоторых представителей семейства иглокожих — это амбулакральные ножки, которые представляют собой небольшие трубчатые выросты с присосками на конце. Они отвечают за осязание, обоняние, здесь же находятся светочувствительные органы. Самая развитая зрительная система среди иглокожих — у морских звезд: на концах ножек их лучей расположены глаза — несколько сотен омматидиев, каждый из которых, в свою очередь, оснащен сотней фоторецепторов. Тем не менее, такие глаза обнаружили только у мелководных морских звезд: например, у тернового венца (Acanthaster planci) угол обзора всего восемь градусов, что, тем не менее, позволяет ему эффективно находить коралловые рифы — привычное место обитания и поиска пищи.

На глубину более 1000 метров от поверхности солнечный свет уже не проникает, поэтому большинство глубоководных обитателей используют для ориентации в пространстве обоняние и осязание. Но нельзя с точностью утверждать, что у морских звезд, обитающих на такой глубине, глаз нет — и именно это проверили ученые под руководством Андреса Гарма (Andres Garm) из Копенгагенского университета.

Ученые поймали несколько представителей 13 видов морских звезд с разных глубин Гренландского моря и поместили их в аквариумы с соответствующими среде их обитания температурой воды и освещением. Омматидии обнаружили у представителей 12 видов. Глаза морских звезд отличались по количеству и форме, но с глубиной коррелировал только размер зрачков — «входных отверстий» омматидиев: например, у Pteraster pulvillus, обитающей на глубине от 100 до 500 метров, размер зрачков составляет примерно 2500 квадратных микрометров, а у Hippasteria phrygiana (зона обитания — до 1100 метров выше морской поверхности) — всего 294.

Кроме того, исследователи проверили способность изучаемых морских звезд к биолюминесценции — способности передавать световые сигналы. Ее обнаружили, например, у Novodinia americana — самой глубоководной (средняя глубина — около 1150 метров) из изученных особей. Помимо этого, у зрительной системы N.americana также одно из самых больших пространственных разрешений.

Биолюминесценция — единственный источник света на большой глубине, куда солнечный свет уже не попадает. Наличие как биолюминесценции, так и зрения у глубоководных представителей морских звезд позволило исследователям сделать вывод о том, что зрение им нужно для получения световых сигналов от сородичей.

Год назад исследователи обнаружили останки одного из древнейших представителей вторичноротых Saccorhytus coronarius — древнейшего общего предка морской звезды и человека.

Елизавета Ивтушок

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Есть ли глаза у морских звезд?

Содержание

1. Как увидеть глазные пятна морской звезды?
2. Структура глазных пятен морской звезды
3. Что видят морские звезды?

Морские звезды не имеют видимых частей тела, которые выглядят как глаза. Это наводит на вопросу о том, что они используют для просмотра окружающей среды?

Это может показаться странным, но у морских звезд действительно есть глаза, хотя они очень отличаются от наших глаз. У них имеются глазные пятна, которые не могут рассмотреть много деталей, но способны различать свет и тьму. Они находятся на кончике каждого луча (руки) морской звезды. Это означает, что 5-лучевая морская звезда имеет 5 глазных пятен, а 40-лучевая – 40!

Как увидеть глазные пятна морской звезды?

Глазные пятна морской звезды находятся под ее кожей, но вы можете их рассмотреть. Если вам представится возможность подержать морскую звезду, то она будет подымать концы своих рук вверх. Посмотрите на кончик луча, и вы увидите черную или красную точку. Это глазное пятно.

Поэтому мультфильмы, изображающие морскую звезду с лицом и глазами в центре тела, являются недостоверными. Морская звезда на самом деле смотрит на вас своими руками, а не из центральной части тела. Карикатуристам просто проще изобразить их таким образом.

Структура глазных пятен морской звезды

Глазные пятна морских звезд очень маленькие. У синей морской звезды, их диаметр составляет около полумиллиметра. У морских звезд есть паз на нижней стороне каждого луча, где находятся ножки-трубки, которые звезды используют для перемещения. Глаз состоит из пары сотен светособирающих единиц и расположен в конце одной из трубных ножек на каждой руке.

Это сложный глаз, подобный насекомому, но у него нет линзы, чтобы сфокусировать свет. Это уменьшает его способность видеть окружающий мир, кроме светлых, темных и больших структур, таких как коралловый риф, в которых нуждаются морские звезды.

Что видят морские звезды?

Морские звезды не могут различать цвета, поэтому они являются дальтониками и видят только светлые и темные оттенки. Они также не могут видеть быстро движущиеся объекты, поскольку их глаза работают медленно. Если что-то быстро проплывет возле них, они просто ничего не заметят. Морские звезды не способны видеть никаких деталей, так как у них мало светочувствительных клеток. Эксперименты доказали способность морских звезд обнаруживать большие структуры, и этот факт стал неожиданностью для ученых, которые долгое время считали, что они могут различать только свет и тьму.

Каждый глаз морской звезды имеет большое поле обзора. Если бы все их глаза работали одновременно, они могли бы видеть на 360 градусов вокруг себя. Морские звезды способны ограничивать свое поле зрения, используя свои ножки на каждой руке, как шторы. Вероятно, морские звезды видят достаточно, чтобы добраться до подводных камней или коралловых рифов, где есть пища.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Не все нашли? Используйте поиск по сайту

Search for:

Морская звезда может видеть в темноте (среди других удивительных способностей)

• Поделиться на Facebook

• Поделиться в Twitter

• Поделиться на Reddit

Поделиться на LinkedIn 6

• Отправить по электронной почте

• Печать

Авторы и права: Мэтью Диллон Flickr (CC BY 2. 0)

Следующее эссе перепечатано с разрешения The Conversation, интернет-издания, посвященного последним исследованиям.

Если вы сегодня спуститесь на берег, вас обязательно ждет большой сюрприз. Многие были свидетелями присутствия одной-двух морских звезд при посещении морского берега или общественного аквариума. Морские звезды бывают самых разных цветов и размеров, но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как это многорукое чудо умудряется существовать в наших океанах, если оно так не похоже на других известных нам животных?

Недавнее исследование , опубликованное в журнале Proceedings of the Royal Society B, не только показало, что у морских звезд есть глаза, но и показало, что они могут видеть даже в темноте. Морские звезды могут казаться довольно неодушевленными, как если бы они были простыми остроконечными организмами, которые сидят на морском дне и поглощают питательные вещества из воды. Но на самом деле под их колючей внешностью скрывается гораздо больше.

Видеть и светиться в темноте

У большинства морских звезд есть грубые глаза на кончиках каждой руки. Эти сложные глаза содержат несколько линз, называемых омматидиями, каждая из которых создает один пиксель общего изображения, которое видит животное. Было показано, что глаза тропических морских звезд способны формировать грубые изображения, которые позволяют этим животным оставаться рядом со своими домами.

Ученые показали , что несколько видов глубоководных морских звезд, обитающих на глубине до 1 км под поверхностью воды, куда не проникает солнечный свет, все еще могут видеть, несмотря на темноту. Большинство видов, способных видеть в темных глубинах океана, имеют более чувствительные глаза, но видят более грубые изображения. Но эти морские звезды видят более четко, чем их тропические собратья, живущие на мелководье, где есть свет.

Исследователи предложили разные причины этого. Некоторые виды, по-видимому, ясно видят в горизонтальном направлении, но хуже — в вертикальном, что имеет смысл для организма, живущего на морском дне. У других, похоже, меньше возможностей обнаруживать изменения в том, что они видят с течением времени.

Два из этих зрительных видов также являются биолюминесцентными, что означает, что они могут производить короткие светящиеся вспышки на поверхности своего тела. Вполне вероятно, что сочетание этих световых вспышек и способности ясно видеть позволяет этим глубоководным морским звездам общаться с потенциальными партнерами.

Регенерация

Голодные хищники, такие как рыба или крабы, могут откусить лапы морской звезды. В случае борьбы некоторые виды морских звезд добровольно отламывают себе руки, давая остальным частям тела время убежать. Что еще более удивительно, они могут затем регенерировать совершенно новую руку. Если вы найдете морскую звезду, у которой одна (или более) рука меньше остальных, очень вероятно, что это будет новая регенерирующая конечность.

Питается морской водой

Морская звезда не имеет типичного набора мышц. Вместо этого они могут передвигаться, создавая давление морской воды внутри своего тела через водную сосудистую систему. Они всасывают морскую воду через пористое пятно, называемое мадрепоритом, расположенное на верхней поверхности тела. Затем вода проходит через ряд внутренних каналов и достигает рук, под которыми свисают тысячи маленьких трубчатых ножек.

Мышцы и клапаны внутри каждой стопы-трубы создают давление воды, что позволяет ей вытягиваться и втягиваться, создавая ходьбу, очень похожую на человеческие ноги, но с увеличением в сотни раз. На конце каждой ножки трубки находится крошечная присоска, очень похожая на кухонный вантуз, которая может прилипать к поверхностям и позволять морской звезде набирать силу.

Выбрасывающие желудки

Морские звезды — чрезвычайно эффективные хищники на морском дне, питающиеся разнообразной пищей, такой как мидии, моллюски и устрицы. Они склоняются над своей добычей и используют свои трубчатые ножки, чтобы одновременно схватить добычу и прижаться к морскому дну, чтобы предотвратить побег.

Если добыча достаточно мала, морская звезда проглатывает животное целиком, надувая живот, расположенный в центре, где сходятся руки. Удерживая это положение мертвой хваткой, морская звезда постепенно растворяет съедобные мягкие ткани с помощью ферментов внутри желудка, прежде чем выбрасывать несъедобные твердые части панциря.

Но если их добыча слишком велика, чтобы поместить ее в желудок, это не остановит морскую звезду от борьбы за добычу. Вместо этого он будет использовать свои мощные руки и трубчатые ножки, чтобы слегка раздвинуть две раковины, а затем вытолкнуть свой желудок в щель, чтобы он мог разрушить мягкие ткани внутри добычи и проглотить ее, как используя соломинку.

Так что, когда вы в следующий раз увидите морскую звезду, будь то на берегу или в аквариуме, пожалуйста, смиренно поклонитесь ей за то, что она является таким специализированным членом нашего океанского клуба.

Первоначально эта статья была опубликована на The Conversation. Прочтите исходную статью.

ОБ АВТОРАХ

Колин Саклинг — преподаватель морской биологии Бангорского университета.

Читать дальше

Морские звезды могут видеть вас… своими глазами-руками

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать комиссионные. Вот как это работает.

Морская звезда (Diplopteraster multipes) часто сгибает руки, позволяя своему глазу (красное пятно) смотреть более или менее прямо вверх.
(Изображение предоставлено Мари Элен Бирк/Университет Копенгагена)

Если бы вы посмотрели на эту маленькую причудливую морскую звезду, есть шанс, что хорошо вооруженное морское существо посмотрит на вас (хотя оно может увидеть вашу расплывчатую версию) — с его до 50 глазами — все они прикреплены к кончики его мягких конечностей. И если вы поймаете ее в нужное время, маленькая морская звезда может светиться ярко-голубым оттенком.

Этот сценарий появился благодаря новому открытию. Исследователи обнаружили, что морские звезды, которые, как считалось ранее, в значительной степени полагаются на запах при навигации по дну океана, на самом деле обладают способностью видеть все вокруг себя, даже в глубоком море, где нет солнечного света.

Но, несмотря на изобилие глаз, морские звезды не обладают зрением 20/20, говорит старший научный сотрудник Андерс Гарм, адъюнкт-профессор нейробиологии отделения морской биологии Копенгагенского университета в Дании. [Пройдите наш тест на зрение: что могут видеть животные?]

«Даже лучшее зрение морской звезды все еще довольно грубое — примерно в 500 раз менее острое, чем человеческое зрение», — сказал Гарм Live Science в электронном письме. Он добавил, что морские звезды видят только черно-белое изображение, а не цветное.

Исследователям уже около 200 лет известно, что у большинства видов морских звезд есть сложные глаза на кончиках каждой руки. Эти глаза имеют несколько линз, как глазки насекомого. Каждая маленькая линза, известная как омматидия, создает один пиксель общего изображения, которое видит животное. Но ученые не проверяли остроту зрения этих существ до 2014 года, когда Гарм и его коллега обнаружили, что тропическая морская звезда Linckia laevigata имела глаза, «способные формировать истинное изображение, хотя и с низким пространственным разрешением», и что морская звезда использовала свое зрение для навигации по дну океана, согласно их исследованию, опубликованному в том же году в журнале Proceedings of the Royal Society B.

В 2016 году Гарм и его команда показали, что другая морская звезда — морская звезда терновый венец ( Acanthaster planci ) — также может видеть изображения своими продвинутыми сложными глазами, согласно исследованию, опубликованному в журнале Frontiers in Zoology.

Из 13 исследованных морских звезд у 12 были глаза. Вот их разные размеры глаз и формы омматидий (единая оптическая единица внутри сложного глаза). Глаза расположены от (слева) мелководной до (справа) глубоководной морской звезды. Обратите внимание на увеличение размера омматидий с глубиной, а также на то, что у некоторых видов омматидии круглые, тогда как у других, таких как Pteraster pulvillus и Diplopteraster multipes , омматидии удлиненные и неправильной формы, говорят исследователи. (Изображение предоставлено Бирком, М.Х. и др./Proceedings of the Royal Society B)

Однако Гарм никогда не проверял зрение глубоководных морских звезд, живущих под водой в чернильной темноте. Итак, в новом исследовании Гарм и его коллеги изучили 13 различных видов морских звезд, обитающих в мелких и глубоких водах у побережья западной, южной и юго-восточной Гренландии в Арктике.

Они обнаружили, что у одной из морских звезд не было глаз. По словам Гарма, это существо ( Ctenodiscus crispatus ) живет в отложениях, как и другие слепые морские звезды, и, вероятно, использует свое обоняние для навигации.

Другие 12 морских звезд, даже те, которые жили в зоне без света, известной как афотическая зона, «все еще обладали глазами, и некоторые из них имели такое же хорошее или лучшее пространственное разрешение, как мелководные виды, живущие в изобилии свет, — сказал Гарм.

Два вида с глазами — Diplopteraster multipes и Novodinia americana — также были биолюминесцентными, то есть они могли светиться сами по себе. (Это отличается от биофлуоресценции, при которой организм поглощает свет из внешнего источника и светится, испуская этот свет с более низкой длиной волны.)

Морская звезда Novodinia americana имеет глаза на конце каждой руки. Он также может светиться. (Изображение предоставлено Ольгой Зиминой, Институт природных ресурсов Гренландии)

Вполне вероятно, что биолюминесцентные морские звезды используют свое зрение, чтобы видеть светящиеся сигналы от других морских звезд, сказал Гарм. «Другими словами, они, вероятно, мигают друг другу светом, чтобы сообщить о таких вещах, как репродуктивное состояние», — сказал он.

Также возможно, что D. multipes использует свое зрение, чтобы найти вкусные маты глубоководных бактерий, которые излучают слабый свет, говорится в исследовании исследователей.

Исследование будет опубликовано в Интернете в среду (7 февраля) в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Оригинальная статья о Live Science .

Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Лаура — редактор отдела археологии/истории и журнала «Маленькие тайны жизни» в Live Science. Она также сообщает об общих науках, включая археологию и палеонтологию. Ее работы публиковались в The New York Times, Scholastic, Popular Science и Spectrum, сайте, посвященном исследованиям аутизма. Она получила множество наград от Общества профессиональных журналистов и Вашингтонской ассоциации издателей газет за репортажи в еженедельной газете недалеко от Сиэтла. Лаура имеет степень бакалавра английской литературы и психологии Вашингтонского университета в Сент-Луисе и степень магистра научного письма Нью-Йоркского университета.