Теңіз жұлдыздары туралы қызықты деректер

Мұхиттар өмірдің қалай құрылғаны туралы қалыптасқан түсініктерге қарсы келетін тіршілік иелеріне толы. Солардың ішінде теңіз жұлдыздары ерекше орын алады — олар көптеген жануарларға мүлде ұқсамайтындықтан, олардың физиологиясын зерттеу кейде бөтен ғаламшардан келген тіршілік формасымен танысқандай әсер қалдырады. Бұл тікентерілілер планетаның барлық мұхиттарында мекендейді — тропикалық таяз рифтерден бастап алты километрден де терең абиссальды аймақтарға дейін — және шамамен екі мыңға жуық түрден тұрады. Әрбір түрдің өзіне тән таңғаларлық бейімделулері бар. Кеңінен танымал әрі пішіні оңай танылатын жануар болғанымен, теңіз жұлдыздары теңіз тіршілігінің ең аз түсінілген өкілдерінің бірі болып қала береді — көптеген адамдар олардың миы жоқ екенін, асқазанын денесінен сыртқа шығарып қоректенетінін немесе кейбір түрлері отыз жылдан да ұзақ өмір сүре алатынын білмейді. Бұл жануарлармен жақынырақ танысу — эволюцияның биологиялық өнертапқыштығының ең әсерлі мысалдарының бірін ашумен тең.

Қалыпты логикаға бағынбайтын анатомия

Теңіз жұлдыздарының құрылысы жануарлардың қалай ұйымдасқаны туралы интуитивті түсініктердің көбін жоққа шығарады. Мидың болмауы, әдеттегі мағынадағы қанның жоқтығы және екіжақты симметрияның болмауы олардың биологиясын омыртқасыздардың арасында да ерекше әрі экзотикалық етеді.

Қанның орнына теңіз жұлдызының денесінде арнайы жасушалармен өзгертілген теңіз суы айналып жүреді. Бұл сұйықтық «амбулакральды» деп аталады және бірден бірнеше қызмет атқарады — қоректік заттарды тасымалдайды, дененің төменгі жағындағы жүздеген ұсақ аяқшалардың жұмысын қамтамасыз етеді және газ алмасуға қатысады. Мұндай жүйе қан айналым жүйесінен түбегейлі өзгеше және жануарлар әлеміндегі ең ерекше физиологиялық шешімдердің бірі болып саналады.

Бұл тіршілік иелерінің анатомиялық ерекшеліктері өздерінің стандарттан тыс құрылымымен таңғалдырады:

• жүйке жүйесі орталық дискінің айналасындағы сақина түрінде орналасқан және одан радиалды жүйке тармақтары тарайды — ақпаратты өңдейтін орталық, яғни ми жоқ;
• көздері әрбір сәуленің ұшында орналасқан және олар жарық пен көлеңкені ажырата алатын қарапайым жарыққа сезімтал дақтардан тұрады, бірақ анық бейне қалыптастыра алмайды;
• ауыз саңылауы дененің төменгі жағында орталық дискінің ортасында орналасқан, ал анальды саңылау жоғарғы бетінде орналасады — бұл жануарлар арасында сирек кездесетін құрылым;
• денесі терінің астында орналасқан кальциттен тұратын әктас қаңқамен жабылған, ол сыртқы бетке кедір-бұдыр немесе тікенекті құрылым береді;
• көптеген түрлерінде бес сәуле болады, алайда төрт, алты немесе тіпті қырық сәулелі жұлдыздар да кездеседі — мысалы, «Pycnopodia helianthoides» деп аталатын күн жұлдызында он алтыдан жиырма төртке дейін сәуле болады.

Дененің радиалды симметриясы — теңіз жұлдыздарының басқа жануарлардың көпшілігінен басты айырмашылығы. Бұл денені орталық ось арқылы өтетін бірнеше жазықтық бойынша тең бөліктерге бөлуге болатынын білдіреді. Мұндай құрылым балықтарға, құстарға немесе адамдарға тән екіжақты симметриядан түбегейлі ерекшеленеді.

Денеден тыс ас қорыту және басқа аңшылық стратегиялары

Теңіз жұлдыздарының қоректену тәсілі соншалық ерекше, сондықтан оны алғаш сипаттаған натуралистер өз көздеріне сену қиын болғанын жазған. Бұл жануарлар асқазанын сыртқа шығарып, яғни өз денесінің шегінен тыс шығарып, жемтігін дәл сол жерде қорыта алады.

Бұл әдіс «денеден тыс ас қорыту» деп аталады және омыртқасыздар арасындағы қоректенудің ең тиімді тәсілдерінің бірі болып саналады. Әсіресе бұл әдіс қосжақтаулы моллюскілерге — устрицаларға, мидияларға және теңіз тарақшаларына — аңшылық кезінде айқын көрінеді, өйткені олардың қабықтары сырт көзге мүлде ашылмайтындай берік болып көрінеді.

Әртүрлі түрлердің аңшылық стратегиялары таңғаларлық әртүрлілікті көрсетеді:

1. Қосжақтаулы моллюскілерге аңшылық. Жұлдыз қабықты сәулелерімен қысып ұстап, жүздеген ұсақ сорғыш аяқшалардың көмегімен қабықтың екі жармасын қарама-қарсы бағытқа тарта бастайды. Бар болғаны бір миллиметрлік саңылау пайда болғаны жеткілікті — сол кезде асқазан ішке еніп, ас қорыту ферменттерін қабықтың ішінде бөліп шығарады. Бұл процесс бірнеше сағаттан бір тәулікке дейін созылуы мүмкін, бірақ нәтижесінде жыртқыш мол қорекке ие болады.
2. Коралдар мен губкалармен қоректену. Кейбір түрлер жұмсақ организмдерге — коралдарға, губкаларға және теңіз кірпілеріне — бейімделген. «Acanthaster planci» деп аталатын тікенді тәж жұлдызы Тынық мұхитындағы коралл рифтерінің басты жойғыштарының бірі болып саналады — бір дарақ тәулігіне алты шаршы метрге дейін тірі кораллды жоя алады. Бұл түрдің саны күрт көбейген кезеңдерде рифтердің тұтас аймақтары әктас шөлдеріне айналады.
3. Кейбір түрлердегі сүзгі арқылы қоректену. Барлық теңіз жұлдыздары белсенді жыртқыш емес. Кейбір түрлер детритпен, органикалық бөлшектермен және микроорганизмдермен қоректенеді — олар суды сүзу немесе субстрат бетіндегі органикалық қалдықтарды қырып алу арқылы қоректенеді. Бұл стратегия сырттай аса әсерлі болмаса да, теңіз түбіндегі органикалық заттардың ыдырау процестерінде маңызды рөл атқарады.
4. Химиялық сигналдар арқылы аңшылық. Теңіз жұлдыздары ықтимал олжадан бөлінетін химиялық заттарды сезіп, сол иістің көзіне қарай қозғалады. Кейбір моллюскілер мен теңіз кірпілері жыртқыш жақындағанда белсенді қозғалу немесе қорғаныс заттарын бөлу арқылы жауап береді. Осылайша жыртқыш пен жемтік арасында өзіндік «химиялық қарулану жарысы» қалыптасады.

Қоректену стратегияларының әртүрлілігі теңіз жұлдыздарының кең экологиялық таралуын түсіндіреді — олар әртүрлі экологиялық нишаларды иеленіп, қорек ресурстары түбегейлі өзгеше болатын жағдайларда да тіршілік ете алады.

Регенерация және көбею: екінші мүмкіндік биологиясы

Теңіз жұлдыздарының регенерация қабілеті — бұл жануарлардың ең танымал әрі жиі қате түсінілетін қасиеттерінің бірі. Шын мәнінде бұл құбылыс көпшілік елестеткеннен де әсерлі.

Көптеген түрлер жоғалған сәулесін бірнеше ай ішінде қайта өсіре алады — бұл өз алдына таңғаларлық құбылыс. Алайда кейбір түрлер бұдан да алға кетеді: егер сәулемен бірге орталық дискінің кішкене бөлігі сақталса, олар бөлінген бір сәуледен толық жаңа организм қалыптастыра алады. Бұл белгілі бір жағдайларда бір дарақтан екі толыққанды жұлдыз пайда болуы мүмкін дегенді білдіреді.

Бұл жануарлардың көбею және қалпына келу стратегияларының әртүрлілігі ерекше әсер қалдырады:

• сәулені әдейі түсіру арқылы жүретін жыныссыз көбею — аутотомия — кейбір түрлерде тек қорғаныс реакциясы емес, тұрақты көбею стратегиясы ретінде кездеседі;
• жынысты көбею жұмыртқа жасушалары мен сперматозоидтарды тікелей суға шығару арқылы жүреді — бір аналық бір уылдырық шашу маусымында екі жарым миллионға дейін жұмыртқа шығара алады;
• кейбір түрлер гермафродит болып келеді немесе қоршаған орта жағдайлары мен популяция тығыздығына байланысты жынысын өзгерте алады;
• планктондық дернәсіл кезеңі бірнеше аптадан бірнеше айға дейін созылады — осы уақыт ішінде дернәсілдер ағыстар арқылы үлкен қашықтықтарға таралып, түрдің кең таралуын қамтамасыз етеді;
• кейбір түрлерде ұрпаққа қамқорлық байқалады — аналықтар денесін жұмыртқа шоғырларының үстіне иіп, дернәсілдер шыққанға дейін оларды жыртқыштардан қорғайды.

Теңіз жұлдыздарының регенерациялық қабілеттері медицина саласындағы зерттеушілердің үлкен қызығушылығын тудырады. Бұл жануарларда тіндердің қалпына келуінің молекулалық механизмдерін зерттеу болашақта адам үшін регенеративті медицина әдістерін дамытуға көмектесуі мүмкін.

Экожүйедегі рөлі және популяцияларға төнген қауіптер

Теңіз жұлдыздары — мұхит түбінің жай ғана әсем тұрғындары емес, теңіз экожүйелерінің маңызды қатысушылары. Белгілі бір биотоптан олардың жоғалып кетуі тізбекті экологиялық өзгерістерге әкеледі. Бұл құбылысты ғалымдар ХХ ғасырдың ортасында америкалық эколог Роберт Пейн жүргізген атақты тәжірибе арқылы айқын түсінді.

1966 жылы Пейн Вашингтон штаты жағалауындағы аймақтан «Pisaster ochraceus» теңіз жұлдыздарының барлық дарақтарын алып тастады. Нәтижесі күтпеген әрі драмалық болды: жұлдыздар қоректенетін мидиялар бақылаусыз көбейіп, басқа барлық түрлерді — балдырларды, усоногты шаяндарды, моллюскілерді және теңіз кірпілерін — ығыстырып шығарды. Аймақтағы биоалуантүрлілік он бес түрден бір ғана түрге дейін қысқарды. Дәл осы тәжірибе ғылымға «кілттік түр» деген ұғымды енгізді — саны аз болса да, экожүйеге әсері өте үлкен организм.

Қазіргі уақытта теңіз жұлдыздарының популяцияларына бірнеше фактор қауіп төндіреді:

• теңіз жұлдыздарының әлсіреу синдромы — 2013–2015 жылдары Солтүстік Американың Тынық мұхиты жағалауында миллиондаған дарақты жойған және кейбір жергілікті популяцияларды іс жүзінде жойып жіберген вирус тудыратын ауру;
• көмірқышқыл газының суда еруі нәтижесінде мұхиттың қышқылдығының артуы — судың pH деңгейінің төмендеуі әктас қаңқаның қалыптасуын бұзып, жануарларды инфекцияларға осал етеді;
• теңіз суының жылынуы таралу аймақтарын өзгертеді және дернәсілдердің тіршілік етуіне қажетті қорек ресурстарымен уылдырық шашу уақыттарының сәйкестігін бұзады;
• ауыл шаруашылығы ағындылары мен пластик қалдықтарымен жағалау аймақтарының ластануы бұл сезімтал жануарларға тікелей уытты әсер етеді.

Әлсіреу синдромынан кейін популяциялардың қалпына келуі баяу және біркелкі жүріп жатқан жоқ. Кейбір аймақтарда олардың саны қайта өсіп келеді, бірақ басқа жерлерде экожүйелер бұрынғы күйіне әлі оралған жоқ. Бұл теңіз жұлдыздарының теңіздегі биологиялық тепе-теңдікті сақтаудағы шешуші рөлін тағы да дәлелдейді.

Теңіз жұлдыздары — эволюция адам қиялы ғылымның көмегінсіз елестете алмайтын шешімдер таба алатынын еске салатын жануарлар. Олардың биологиясы көру, ойлау, қоректену және көбею туралы қалыптасқан түсініктерге жаңа қырынан қарауға мәжбүр етеді, ал әрбір жауап күтпеген жаңалыққа айналады. Өзгеріп жатқан мұхиттағы бұл жануарлардың тағдыры бүкіл теңіз экожүйелерінің денсаулығын көрсететін маңызды көрсеткіштердің бірі болып табылады. Сондықтан оларға назар аудару тек ғылыми қызығушылық үшін ғана емес, планетаның биоалуантүрлілігін сақтау үшін де аса қажет.