深海游记——刺胞动物篇

2015-12-11作者:(英)莱德勒(Laidler,K.)著编辑:翁小鲁

刺胞动物门有11 000多个物种,它们形态各异,包括水母、水螅、海葵和珊瑚。 这个门的动物比海绵和原生生物更为复杂,刺胞生物的结构中出现了组织,其中相 似的细胞聚集在身体内的特定部位,但是真正的器官仍然没有出现。

(1942年的中途岛战役遗留的一个残骸上长满了珊瑚, |珊瑚有着独特的葡萄大小的泡囊,其中装满了水。)

刺胞动物身体的总体结构由两层细胞组成,其间有一层胶状物质(叫做“中胶 层”),赋予这种动物一定的结构完整性。消化腔(腔肠动物的腔肠体)只有一个开口, 既是口又是肛门。开口附近通常都有一些触角。有一些细胞组成了两个简单的神经网, 帮助协调肌肉和感觉功能。( 巨人角珊瑚 这种珊瑚有着又宽又平,像桌面一样的结构,来抵御它生活环境中强烈的洋流。)

这种基本的身体结构产生了两种主要的形态:一种是静态或“固着”的,而另 一种在水中自由漂浮。珊瑚虫是固着的一它们身体呈圆柱形,上端有口(通常周 围有触角),而另一端则附着在基质上,比如植物或者岩石。水螅中的珊瑚虫可以 单独存在,这是淡水中罕见的例子;更多情况下,它以群落的形式出现,这正是构 成热带礁石重要组成部分的珊瑚。在群居的物种中,不同的个体通常扮演着不同的 角色,如防御、给养、繁殖,以及其他一些功能。(珊瑚漂白,脑珊瑚已死的部分是白色的,其间还有健康的棕绿色。)

与静态珊瑚虫不同的是在水中游曳的生物形态,诸如成年水母和立方水母,它 们颠倒了珊瑚虫的结构并拥有伞状的身体,而且,它们的嘴长在下面。它们蜿蜒蠕 动的触手让早期动物学家想到了美杜莎(希腊神话中的三个蛇发女妖之一)的蛇发, 从那以后这些动物就被叫做“水母”(medusae) 了。水母的形态非常具有适应性, 已知的物种有数千种,其中包括世界上最长的动物一管水母目的巨型管水母,它 们的触手和身体可以伸展超过37米。(柳珊瑚,在泰国的安达曼海,这个由上千只微小的珊瑚虫组成 的群落使旁边的海鸡冠珊瑚都黯然失色。)

刺胞动物的繁殖是一件很复杂的事情。静态珊瑚虫通常通过出芽方式进行无性 繁殖,长出一个小版本的珊瑚虫,它们或者与母体连在一起形成群落,或者最终脱 落变成独立的个体。所有的水母形态生物和一部分珊瑚虫会有性繁殖。卵子和精子 被释放到水中,当它们结合的时候,就产生了“浮浪幼体”,它们会自由游曳一段 时间并最终落在一个固定的物体或“固着”体上。有成年水母形态的珊瑚虫,会出 芽生出它的下一代小水母,它们会独立生长到性成熟。(鹿角珊瑚,在每年大规模繁殖的时期,鹿角珊瑚会把数以百万计的精子和卵子释放到海洋中。)

水母在希腊语中的意思是“荨麻”,刺胞动物最典型的特征就是它们都长有带 刺的刺细胞。在所有刺细胞内都有一根盘绕的线,叫作“刺丝囊”,它会在像头发 丝那样的触发刺激下冲出细胞,这些刺激通常都是由触碰引发的。水冲进细胞,使 刺丝囊倒置,就像是橡皮手套的手指被打进空气一样。但是刺丝囊的“手指”有倒刺, 其中经常含有毒素,而且传导速度快到可以穿透小动物和浮游生物。


(斑点水母,它们是浮游动物中的捕食者,有一系列像手臂一样的伪口向中心孔喂食。)
除了有毒的倒刺, 刺胞生物还有长着末端像鞭毛一样的刺丝囊,用来抓住猎物;有些刺胞生物甚至还 有“粘刺丝囊”,它们覆盖着粘稠的分泌物,用来进一步缠住美食。成百上千的刺 丝囊形成了触手或是刺胞动物的表面,形成了一个强有力的像小鱼叉一样的拦截坝, 很少有猎物能够逃脱。有很多物种的倒刺甚至能够刺穿人类的皮肤,(比如海蜇蜇人) 经常会产生很疼的伤口,甚至在某些情况下会导致死亡。

(这种健康珊瑚上特有的蜿蜒的皱纹中有共生的黄藻。)

后生动物分类真后生动物(有专门 组织的多细胞动物)被分成四个种群一刺胞动 物门、栉水母动物门或栉水母(虽然它们看起来 很像刺胞动物,其实并不是>、寄生的粘体动物 亚门(它们的亲缘关系仍然不甚清晰)以及包括 其他所有动物的两侧对称动物。在刺胞动物中, 珊瑚虫纲(珊瑚和海葵> 和钵水母纲(水母及其 亲属)之间有着明显的区别。
(紫海扇,这种珊瑚有网眼一样的手臂,用来诱捕漂流的浮游动物。)

珊瑚礁可谓地球上最富饶的栖息地之一,那里的物种多样性堪比热带雨林。它们 覆盖了不到0.2%的海床,但是却维持着将近四分之一的海洋生物。鱼、爬行动物、虾、 蟹、海星、蛇尾类、章鱼、乌贼、蛤蚌,以及其他大量的生物都在这片海底岛上生活。 但奇怪的是,这么丰富的物种却存在于世界上营养最贫瘠的海域中。这种馈赠来源于 一种群居的刺胞动物,它们有一种不同寻常的天分可以把石灰岩“壳”涂覆在自己柔 软的身体上,这就是珊瑚虫。(德文郡杯珊瑚,这种不形成珊瑚礁的珊瑚是因其钙化的杯形骨骼 而命名的,珊瑚虫就生活在这种骨骼中。)

即使是最大的珊瑚礁,也是从一个浮浪幼体 栖于一块合适的岩石基质上开始的。如果条件允 许,幼体就会长成典型的珊瑚虫形态。但是,和 其他刺胞动物不同的是,珊瑚虫通过分泌一种叫 做“盏”的杯形碳酸钙外骨骼来保护自己,珊瑚 虫就藏身其中。因此,它的整个生命组织都长在 石灰骨骼的顶部。(德文郡杯珊瑚,这种不形成珊瑚礁的珊瑚是因其钙化的杯形骨骼 而命名的,珊瑚虫就生活在这种骨骼中。)

最终形成的群落,实际上是一个生物体,每 一个珊瑚虫都是一开始那个浮浪幼体的复制品。 珊瑚虫通过出芽进行无性生殖,但是子体仍然会 与母体通过一个细小的带形活组织相连,它们通 过这个共体分享营养。所以当一只珊瑚虫获得了 食物,就会和所有其他的珊瑚虫分享。(珊瑚虫就生存在珊瑚骨骼之中。)

组成礁石的珊瑚有很多种形态,从光滑的半 球拱形的普通脑珊瑚到扁平的天鹅绒珊瑚,再到 像植物一样的象牙灌木,它有着长而弯的分支, 经常被藻类和其他生物体包裹。

所有这些物种都生活在清澈、贫瘠的海域。 但它们是如何在这样的环境中繁荣发展的呢?这 里有两个关键的过程。首先,和大多数刺胞动物 一样,珊瑚通过刺一样的“刺细胞”抓住包括浮游生物在内的一些生物,但这并不是它们的主要 食物来源。黄藻是单细胞藻类,它们以共生的形 式生活在建造礁石的珊瑚细胞内。黄藻能产生光 合作用,并且能以光合作物的形式提供给珊瑚所 需的95%的营养,作为交换,珊瑚为它们提供 保护和光照。因为有了黄藻生产的额外的营养, 珊瑚才能以很快的速度生长和繁衍,进而创造出 珊瑚礁。因为黄藻需要光,多数珊瑚只能生活在 不到100米深的浅水中,水温也需要在20^以上。
(神奇的气泡珊瑚。)

珊瑚礁能够生存的另一个关键所在就是循环 利用。珊瑚和其他无数种动物一生都生活在礁石 上,很少有营养随着洋流冲失掉。礁石上居民的 内部依存关系是如此精妙,一旦有营养可以利用, 马上就会被某种生活在礁石上的生物吸收。另外, 所有上涌的海浪和从海滨退却的海浪所携带的营 养都会迅速被礁石生物吸收,这也逐步加强了它 的生产能力。(现在在水族馆都能看到各种各样的珊瑚。)

但是,珊瑚礁的建造却是一件非常缓慢的事 情。就算有了黄藻的帮助,每年也只有几毫米的 石灰岩开始沉积。新的珊瑚群落的生长需要极其 漫长的时间,这就意味着超过50米厚、最长达

2000千米的珊瑚礁都是经过上千年才形成的。(珊瑚礁是鱼类的家。)

如此缓慢的成长速度意味着珊瑚礁是十分脆 弱的,它们经常被使用氰化物和炸药的非法捕捞、 海洋开发和酸化,以及其他形式的污染所破坏。 有一些物种被大量采集用作珊瑚珠宝。

(鱼类就躲藏在海葵之中。)

很多国家都意识到了诸如此类的威胁并开始 立法来减少灾难的发生。不幸的是,最新调查结 果表明,更大的威胁一全球变暖可能会对珊瑚 礁产生灾难性甚至不可逆转的影响。1998年的 厄尔尼诺现象曾使印度洋的海表温度持续上升到 前所未有的水平。黄藻彻底拋弃了珊瑚虫群落(这 种情况被称作漂白),造成了塞舌尔群岛内海中 90%的珊瑚礁死亡。雪上加霜的是,被损坏的珊 瑚礁丧失了补播和复原的能力。(海葵是珊瑚的近亲。)

很多部分都瘫痪 了,珊瑚礁变成了碎石玫场,除了藻类,任何其 他生物都无法在上面生存。鱼类品种比事发前下 隆了50%,有四个物种在当地灭绝。十年之后,虽然珊瑚和其他珊瑚虫比较喜欢深居简出的生活方式,但是钵水母纲的水母支系一 通常称为水母一却选择了一种更富有冒险精神的生活。水母在世界各地的海洋中游动和 漂流,从热带到两极都有它们的踪影。它们存在时间之长超乎我们的想象:最早的钵水母 纲动物化石可以追溯到5.5亿年前的前寒武纪晚期。

(海葵和小丑鱼有很好的共生关系。)

水母极大程度地延伸了刺胞动物所特有的、 在两层细胞之间的胶状物——中胶层。其结果就 是大家都熟悉的钟形的圆顶及其后拖拽着的很多 触手。进化在这个基本的体型上并没有停止,不 同物种之间的差别显著,有体型巨大的圆形炮弹 水母,也有像碟状的水晶水母。它们的大小从2 厘米高的加勒比顶针水母到北极的狮鬃水母,其 钟状身体的直径接近2.5米。(箱形水母,这种水母用有毒的触手来诱捕虾。复杂的眼睛长在靠近身体上端的部分。)

虽然多数水母通过一个简单的神经网来感知 周围环境,但是有一种水母,即立方水母,却打 破了刺胞动物没有“器官”的规则,建立起了一 套令人震惊的复杂的感觉器官,这套器官的功能 仍然是动物学领域的未解之谜。

(南海黄蜂,箱形水母是所有海洋生物中毒性最强的。)

立方水母,也叫做箱形水母,因其箱形的身 体而得名。和其他水母一样,它们的嘴长在身体 的下方,但是箱形水母的触手并没有分布在口边, 而是长在了身体的四个角上。如果你仔细观察立 方水母,就会发现它也在盯着你看一在触手之 间的所有四个侧面上,各有一只结构异常复杂的 眼睛。(钵水母幼体,由一个固着的珊瑚虫出芽而生,这个自由游曳的幼体,最终会长成成年的水母形态。)

仔细观察这只称为“感觉棍”的眼睛,就会 发现凝胶状的表面上有四小两大的赭色的点。四 个小点是简单的感光结构,那两个大点才是真正 的眼睛,每一个都有晶状体、角膜,以及一个视 网膜,和人类的眼睛非常相近。这双眼睛长在肌 肉茎上,使箱形水母可以向任何方向张望。

(倒立水母,这个命名很形象的水母的特点就是嘴巴朝上的游泳姿势。)

但是现在仍然有一个大问题,那就是它能看 见什么?物体的图像毫无疑问会聚焦在箱形水母 的视网膜上,但是在我们的眼睛中,这些图像会 经由神经脉冲发送到大脑进行分析和评估。箱形 水母并没有大脑,所以它们是如何处理这些图像 的仍然是个谜。更让人困惑的是,为什么这些生 物进化出了它们很明显无法使用的器官?( 巨型水母,这个像花一样的水母是在南极附近的水域中发现。它主要以磷虾目生物为食。)

关于箱形水母的生活有一点是十分清楚 的一它们对于人类来说很危险。伊鲁康吉水母 是一种极小的12毫米x25毫米的生物,但它却 是地球上毒性最强的生物之一。只要被轻轻一叮, 就会有很痛苦的感受,即所谓的伊鲁康吉综合症。 一开始,只是感觉有些刺激,但是10分钟之后, 被叮的区域就会开始大量出汗。半个小时后,胃、 四肢、后背和头部就会感到剧痛。人们会呼吸困难, 呕吐并咳嗽。这个综合症几乎可以致命。

(鲸脂水母:小鱼群经常把这种水母当做他们的庇护所。)


内容来源:书问

作者[英]莱德勒(Laidler,K.)著
出版人民邮电出版社
定价79元
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