Веслоногие ракообразные

Веслоногие ракообразные
Cyclops
Научная классификация
промежуточные ранги Домен:  Эукариоты Царство:  Животные Подцарство:  Эуметазои Без ранга:  Двусторонне-симметричные Без ранга:  Первичноротые Без ранга:  Линяющие Без ранга:  Panarthropoda Тип:  Членистоногие Подтип:  Ракообразные Класс:  Maxillopoda Подкласс:  Веслоногие раки
Международное научное название
Copepoda Milne-Edwards, 1840
Отряды[1]
Platycopioida Calanoida Cyclopoida Gelyelloida Harpacticoida Misophrioida Monstrilloida Mormonilloida Poecilostomatoida Siphonostomatoida
Систематика на Викивидах Изображения на Викискладе ITIS   85257 NCBI   6830 EOL   2625033

Веслоно́гие ракообра́зные, или копепо́ды (лат. Copepoda) — подкласс^[2] ракообразных из класса Maxillopoda. Один из крупнейших таксонов ракообразных (по разным данным, число видов копепод составляет от 10 до 20 тысяч). Наука, изучающая копепод — копеподология (раздел карцинологии).

Большинство групп копепод — эктопаразиты беспозвоночных и позвоночных животных. Свободноживущие представители отрядов Calanoida (каланоиды) и Cyclopoida (циклопоиды) — важнейший компонент зоопланктона морей и континентальных водоёмов. Виды отряда Harpacticoida (гарпактициды) — обычные представители бентоса и интерстициальной фауны, реже встречаются в планктоне. Ниже рассматриваются в основном строение и образ жизни свободноживущих представителей копепод.

Существует Всемирное общество копеподологов (англ. World Association of Copepodologists), издающее информационный бюллетень «Monoculus copepod newsletter».^[3]

Внешнее строение

Разнообразие формы тела копепод (рисунок Э. Геккеля)

Размеры

Размеры большинства видов составляют от 1 до 10 мм, есть более мелкие интерстициальные виды и более крупные (до 2—3 см) глубоководные и паразитические. Cамая крупная паразитическая копепода Kroyeria caseyi достигает 6,5 см.^[4]

Форма тела

Каланоида, сем. Diaptomidae

Отделы тела

Тело копепод делится на три тагмы: голову — цефалосому (в копеподологии иногда её называют цефалоторакс, головогрудь), грудь (торакс) и брюшко (абдомен). При этом тельсон (анальную лопасть) многие копеподологи называют последним брюшным (анальным) сегментом.^[5]

Тело копепод может «складываться» пополам, изгибаясь в сагиттальной плоскости. При этом граница между функционально передним отделом тела (просомой) и функционально задним (уросомой) у циклопоид и гарпактицид проходит между сегментами груди, несущими четвёртую и пятую пары ног. Эти группы объединяют под названием «Podoplea» — «ногобрюхие». У каланоид граница между просомой и уросомой проходит позади сегмента, несущего пятую пару ног, поэтому их называют «Gymnoplea» — «голобрюхие». Этому признаку, который хорошо коррелирует с другими особенностями строения, придаётся высокий таксономический вес, а Podoplea и Gymnoplea рассматриваются как таксономические категории (в современных классификациях копепод — как надотряды).

Голова и её придатки

Голова несёт одноветвистые антенны первые (антеннулы, усы), двуветвистые антенны вторые (антенны), мандибулы, максиллы первые (максиллулы), максиллы вторые (максиллы) и максиллипеды (ногочелюсти) — придатки сросшегося с головой первого грудного сегмента. У представителей большинства семейств гарпактицид и у некоторых представителей других отрядов с головой сливается и следующий сегмент груди, несущий плавательные конечности, которые при этом могут сильно видоизменяться.

На голове, между мандибулами, располагается ротовое отверстие, прикрытое спереди крупной верхней губой, а сзади — небольшой нижней губой. На переднем крае головы находится направленный вниз вырост — рострум, иногда отчленённый.

Антенны I (антеннулы) всегда одноветвистые. Число их члеников различается у представителей разных отрядов. Так, у гарпактицид обычно 5—8 члеников (у самцов до 14); у большинства каланоид 21—27 члеников; у циклопоид от 9 до 23 члеников. У типичных представителей различается относительная длина антеннул: у каланоид они примерно равны телу, у циклопоид равны головогруди, а у гарпактицид заметно короче головогруди. Антенны I участвуют в локомоции, а также несут сенсиллы.

Антенны II обычно двуветвистые (у многих циклопоид одноветвистые), участвуют в создании токов воды для плавания и питания.

Мандибула подразделяется на коксу, которая образует жевательный вырост (гнатобазу) с зубцами и щетинками, и щупик, который исходно состоит из базиса, экзо- и эндоподита. Часто ветви, а иногда и основание щупика редуцируются. Так, у многих циклопов от мандибулы отходят лишь три щетинки, которые считаются рудиментом щупика.

На жевательных зубцах мандибулы многих морских копепод есть «коронки» из оксида кремния, которые помогают им разгрызать прочные домики диатомовых водорослей.

Грудь и её придатки

На следующих за ногочелюстным сегментом четырёх сегментах груди располагаются двуветвистые плавательные конечности — ноги уплощённой формы, служащие основными двигателями при плавании, за наличие которых отряд и получил своё название. Плавательная конечность состоит из двучленикового протоподита, базальный (проксимальный) членик которого называется кокса, а дистальный — базис, и двух отходящих от базиса ветвей (иногда считается, что в состав протоподита входит ещё один членик — прекокса, который слабо отчленён от тела). Наружная (экзоподит) и внутренняя (эндоподит) ветви состоят из 2—4 члеников каждая и несут длинные щетинки, покрытые длинными тонкими выростами (сетулами), и более короткие шипы.

На последнем сегменте груди расположена пятая пара грудных ног, которые обычно не участвуют в плавании и у многих групп сильно уменьшены или видоизменены. У самцов большинства семейств каланоид они резко асимметричны. Эндоподиты обеих ног часто рудиментарны, экзоподит одной из ног служит для переноса сперматофора к семяприёмникам самки при спаривании, а более крупный экзоподит другой конечности несёт длинный когтевидно изогнутый шип, участвующий в удержании самки. Строение и вооружение пятой пары ног для циклопоид и каланоид служит важнейшим таксономическим признаком.

Брюшко и его придатки

Брюшко состоит обычно из 2—4 сегментов (не считая тельсона). На первом сегменте брюшка находятся парные половые отверстия. У гарпактицид и циклопоид на нём расположена рудиментарная шестая пара ног, у каланоид он лишён конечностей. Остальные сегменты брюшка конечностей не несут. На тельсоне располагаются два подвижных придатка — вилочка, или фурка (фуркальные ветви). Эти придатки состоят из одного членика и не гомологичны конечностям. На фурке находятся фуркальные щетинки, длина и расположение которых — важный таксономический признак.

Половой диморфизм

Как правило, у самок сливаются первый и второй сегменты брюшка, образуя крупный генитальный сегмент; у самцов такого слияния не происходит, поэтому у самцов на один брюшной сегмент больше, чем у самок.

У представителей Cyclopoida и Harpacticoida самцы обычно заметно мельче самок, имеют крючковидно изогнутые, укороченные антенны I, служащие для схватывания и удержания самок при спаривании.

У многих Calanoida самки и самцы по размерам не различаются. У самцов имеется одна видоизменённая антенна I, которая называется геникулирующая антенна. Она расширена в средней части и способна «складываться пополам»; как и у циклопов, она служит для удержания самки при спаривании.

В отдельных случаях наблюдается половой диморфизм в строении практически любых пар конечностей и сегментов тела ^[6].

Внутреннее строение

Покровы

Нервная система и органы чувств

Центральная нервная система состоит из головного мозга и соединённой с ним окологлоточным нервным кольцом брюшной нервной цепочки. От головного мозга отходит непарный нерв к науплиальному глазу и парные нервы к фронтальному органу, а также нервы к антеннулам и антеннам (последние — от тритоцеребрума). В состав подглоточного ганглия входят ганглии мандибул, первых и вторых максилл. Ганглии брюшной нервной цепочки слабо отграничены друг от друга. Вся брюшная нервная цепочка расположена в головогруди, в брюшко она не заходит ^[7].

У многих видов копепод аксоны окружены миелиновой оболочкой ^[8][9], что встречается редко среди беспозвоночных (другие примеры — некоторые аннелиды и высшие ракообразные, такие как креветки-палемониды и пенеиды). Более того, у копепод миелин высоко организован и напоминает своей многослойной структурой таковой челюстноротых позвоночных.

Мускулатура

Пищеварительная система

Узкий эктодермальный пищевод направлен от ротового отверстия к спинной стороне тела и назад. Он переходит в расширенную энтодермальную среднюю кишку, которая, постепенно сужаясь, тянется через всю головогрудь и большую часть брюшка. В задней части брюшка средняя кишка переходит в короткую эктодермальную заднюю кишку, которая открывается анальным отверстием на заднем крае тельсона, между основаниями фуркальных ветвей.

Полость тела

Кровеносная система

У каланоид в первом свободном грудном сегменте над кишечником расположено яйцевидное сердце, снабжённое одной парой остий — отверстий, через которые в него попадает гемолимфа. Кровеносных сосудов нет, через отверстие в передней части сердца гемолимфа изливается в полость тела. У представителей большинства других отрядов копепод отсутствует и сердце, так что (редкий случай среди членистоногих) кровеносная система полностью редуцирована. При этом у циклопоид гемолимфа (полостная жидкость) перебалтывается в полости тела за счёт движений кишечника, который поднимают и опускают специальные мышцы.

Дыхательная система

У копепод полностью отсутствуют специальные органы дыхания, что довольно необычно для членистоногих. Мелкие размеры и обилие выростов, увеличивающие относительную площадь поверхности, а также очень небольшая толщина хитинового покрова позволяют копеподам дышать всей поверхностью тела.

Выделительная система

На личиночных стадиях органами выделения служат парные антеннальные (расположенные в сегменте антенн вторых) железы, а на взрослой стадии — максиллярные (расположенные в сегменте вторых максилл). Считается, что и те, и другие представляют собой видоизменённые целомодукты. Они состоят из замкнутого мешочка (остатка целомической полости) и извитого выводного канала.

Эндокринные железы

Половая система

Движение. Приспособления к жизни в толще воды

Многие копеподы — типичные представители зоопланктона, имеющие характерные адаптации к жизни в толще воды. Это прежде всего приспособления, позволяющие удерживаться в толще воды с минимальными затратами энергии: мелкие размеры (за счёт этого увеличивается относительная площадь поверхности и отношение величины силы трения к массе тела); наличие увеличивающих площадь трения о воду выростов (антеннулы, щетинки антеннул и фурки); тонкие покровы; запасание жира, уменьшающего плотность тела.

Питание

Большинство свободноживущих копепод питаются одноклеточными или мелкими колониальными водорослями, которых они отфильтровывают в толще воды, а также донными диатомовыми, бактериями и детритом, которые они могут собирать или соскабливать на дне. Многие виды каланоид и циклопоид — хищники, поедающие другие виды ракообразных (молодь копепод и кладоцер), коловраток, личинок насекомых I—II возраста (в том числе личинок хирономид и кулицид) и др. Копеподитные стадии некоторых пресноводных циклопоид залезают в выводковые камеры дафний, где пожирают яйца ^[10].

При более детальном изучении «фильтрационного» питания копепод с помощью скоростной микрокиносъёмки выяснилось, что многие из них «охотятся» на отдельные клетки водорослей, которые отлавливают поодиночке. Питающиеся водорослями копеподы запасают энергию пищи в жировых каплях, которые содержатся в их тканях и часто окрашены в желтовато-оранжевый цвет. У полярных видов, питающихся в первую очередь диатомовыми, в период массового весеннего «цветения» объём жировых запасов может достигать половины объёма тела.

Размножение и развитие

Большинство видов копепод — раздельнополые животные. Практически всем им свойственен половой диморфизм, особенно ярко выраженный у многих паразитических видов.

Спариванию предшествует сложное половое поведение, в котором, видимо, обычно играют важную роль как хеморецепция, так и механорецепция. Самки копепод выделяют половые феромоны, которые воспринимаются самцами при помощи хемосенсорных щетинок (эстетасков) первых антенн ^[11].

При спаривании у большинства семейств каланоид самец сперва захватывает самку за тельсон или фуркальные ветви при помощи геникулирующей антенны, затем — за участок тела, расположенный перед или сразу после генитального сегмента при помощи ног пятой пары, при этом самец и самка обычно располагаются «головой к хвосту» друг друга^[12]. Спаривание продолжается от нескольких минут до нескольких суток.

Свободноживущие копеподы имеют сперматофорное оплодотворение. Крупные, сравнимые по размерам с размерами брюшка животного, сперматофоры каланоид переносятся на генитальный сегмент самки во время спаривания при помощи левой пятой ноги самца; на её конце имеются «щипчики», удерживающие бутылковидный сперматофор за суженную базальную часть.

Из яиц копепод выходит личинка ортонауплиус, имеющая три передних пары конечностей — одноветвистые антенны I и двуветвистые антенны II и мандибулы. После первой линьки ортонауплиус превращается в метанауплиуса, у которого имеются зачатки следующей пары конечностей (максилл II).

Биолюминесценция

Светятся представители многих семейств каланоид, а также Oncaea conifera (Poecilostomatoida) [1]. У последней светящийся секрет не выделяется наружу, как это обычно происходит у других копепод, но остаётся внутри многочисленных одноклеточных желёз, сообщающихся порами с внешней средой. Эти железы выдают короткие (80—200 мс) вспышки, до 30 вспышек в секунду и до нескольких сотен вспышек подряд до истощения люминесценции.

У всех изученных в этом отношении копепод люциферином служит широко распространённый среди морских организмов целентеразин [2].

Роль в экосистемах

Копеподы играют исключительно важную роль в водных экосистемах и во всей биосфере. Видимо, они имеют наибольшую биомассу среди всех групп водных животных и почти наверняка занимают первое место по доле во вторичной продукции водоёмов. Как потребители фитопланктона копеподы являются главными консументами I порядка в морях и пресных водах. Копеподы служат основной пищей для многих других водных животных, от стрекающих и гребневиков до усатых китов.

Поверхностные воды океанов в настоящее время считаются самым крупным поглотителем углекислого газа (2 миллиарда тонн в год — вероятно, около трети антропогенной эмиссии). Во многом поглощение избыточной углекислоты обеспечивается жизнедеятельностью копепод.

Многие планктонные копеподы питаются ночью в поверхностных слоях океана, а днём мигрируют на глубину, чтобы избежать выедания зрительными хищниками. Их трупы, сброшенные экзувии и фекальные пеллеты опускаются в более глубокие слои воды. Это (как и дыхание живых копепод,переваривающих пищу на глубине) способствует перемещению биогенного углерода из верхних слоёв воды в донные осадки. Кроме того, образование в ходе питания копепод фекальных пеллетов способствует очистке верхних слоёв воды от минеральных взвесей. Это увеличивает прозрачность воды и, следовательно, продукцию фитопланктона.

Паразитические копеподы

«Лососёвые вши» (Lepeophtheirus salmonis, отр. Siphonostomatoida)

По разным оценкам, от трети до половины всех видов копепод — комменсалы и паразиты разных групп животных.

Хозяевами копепод могут быть сифонофоры, коралловые полипы, моллюски, кольчатые черви, ракообразные, иглокожие, оболочники, а также костные и хрящевые рыбы, амфибии и водные млекопитающие^[13].

Роль в жизни человека

Система копепод

В одной из недавних сводок по систематике ракообразных (Martin, Davis, 2001) предлагается рассматривать копепод в качестве подкласса, который делится на два инфракласса и несколько отрядов:

• Инфракласс Progymnoplaea
  • • Отряд Platicopioida
• Инфракласс Neocopepoda
  • Надотряд Gymnoplea
    • Отряд Calanoida
  • Надотряд Podoplea
    • Отряд Misophrioida
    • Отряд Cyclopoida
    • Отряд Gelyelloida
    • Отряд Harpacticoida
    • Отряд Poecilostomatoida
    • Отряд Siphonostomatoida
    • Отряд Monstrilloida

В предложенной системе копеподы делятся на 218 семейств.

Примечания

1. ↑ Подкласс Веслоногие ракообразные в Мировом реестре морских видов (World Register of Marine Species)  (англ.)  (Проверено 20 марта 2012)
2. ↑ по другим классификациям — надотряд или отряд
3. ↑ World Association of Copepodologists
4. ↑ Вестхайде В., Ригер Р. (ред.). Зоология беспозвоночных в двух томах. Том 2: от артропод до иглокожих и хордовых. М., Т-во научных изданий КМК, 2008
5. ↑ Алексеев В. Р. Веслоногие раки. В кн. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий, СПб, 1995, т.2, с. 77-78
6. ↑ Корнев П. Н., Чертопруд Е. С. Веслоногие ракообразные отряда Harpacticoida Белого моря: морфология, систематика, экология. М.: Т-во научных изданий КМК, 2008. — 379 с., илл.
7. ↑ Иванов А.В. и др. Большой практикум по зоологии беспозвоночных. Типы: Кольчатые черви, Членистоногие. Ч.2 - 3-е изд., перераб. и доп. - М., Высшая школа, 1983, с.279-290
8. ↑ April D. Davis, Tina M. Weatherby, Daniel K. Hartline, Petra H. Lenz. Myelin-like sheaths in copepod axons// Nature, 1999, Vol. 398, № 6728, p571
9. ↑ J. E. G. Raymont, S. Krishnaswamy, M. A. Woodhouse, R. L. Griffin. Studies on the Fine Structure of Copepoda Observations on Calanus finmarchicus (Gunnerus)// Proc. R. Soc. Lond. B, 1974, vol. 185, № 1081, p. 409-424
10. ↑ Gliwicz M., Stibor H. Egg predation by copepods in Daphnia brood cavities/ Oecologia, 1993, vol. 95, № 2, 295—298
11. ↑ Ohtsuka Susumu, Huys Rony. Sexual dimorphism in calanoid copepods: morphology and function//Hydrobiologia, 2001, vol. 453-54, p. 441-466
12. ↑ Gauld D. T. Copulation in Calanoid Copepods/ Nature, 1957,180, p.510
13. ↑ Жизнь животных (в 6-то томах). Зенкевич Л.А. (ред.). М., Просвещение, 1968. Бирштейн Я.А. Подтип жабродышащие (Branchiata). Т.2, с.377-530

Литература

• Иванов А. В. и др. Большой практикум по зоологии беспозвоночных. Типы: Кольчатые черви, Членистоногие: Учеб.пособие для студентов биолог.спец.ун-тов. Ч.2/ 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1983. — C. 279—290
• Huys, R. & G.A. Boxshall, 1991. Copepod Evoution. The Ray Society, pp 1–468.
• Корнев П. Н., Чертопруд Е. С. Веслоногие ракообразные отряда Harpacticoida Белого моря: морфология, систематика, экология. М.: Т-во научных изданий КМК, 2008. — 379 с., илл.
• Joel W. Martin and George E. Davis/ An updated classification of the recent crustacea / Science series / Natural History Museum of Los Angeles County, 2001. — 124 pp.

Внешние ссылки

• Веслоногие, особый отряд ракообразных // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• The tree of Life — Copepoda
• [3] — Copepod Neuroecology