海星:栖息地、特征、繁殖等

它们通常被称为海星,尽管它们看起来像无生命的物体,但它们是居住在海底的无脊椎动物。 海星的身体由一个中央圆盘和连接它的五个或更多长臂组成,使其具有星形外观。 如果你继续阅读,你会发现更多。

海星

海之星

海星被认为是最受欢迎的海洋动物之一。 尽管它的名字,海星不是鱼,它是一种棘皮动物(来自希腊语 ekhino,“尖刺”和 derma,“皮肤”),与海胆密切相关。

海星具有许多众所周知的特征,例如自我再生、多种体型和摄食方式。 它有钙化的皮肤,可以保护它免受大多数掠食者的侵害,其中大量使用隐藏它们的颜色或艳丽的颜色来让潜在的攻击者回避。

海星,俗称,只在海中发现,不在淡水中,只有少数生活在咸水中。 海星呈放射状对称,成年后通常呈五放射状对称。

然而,许多物种通常有六个或更多的手臂。 某些星团有 10 到 15 个臂,而其他物种,如 Labidiaster Annulatus Antarctica,可以有多达 50 个。

海星的特征

海星或小行星,正如它在科学上所称的那样,是棘皮动物分类学类别的一部分,具有五径向对称性,其扁平的身体由具有五个或更多末端的五边形圆盘组成。 “海星”这个名字主要是指小星类的成员,然而,在目前的使用中,这个名字被错误地应用于类蛇类。

Asteroidea 类由近 1.900 种生物组成,分布在世界大部分海洋,如大西洋、太平洋、印度、北极和南极。 海星的产地范围很广,从潮间带到深海区域,再到超过 6.000 米的深度。

海星是最著名的海底动物群之一。 它们通常有一个中央圆盘和五个肢体,尽管某些品种可能有更多。 它的上表面可以是平坦的,有谷物或刺,并覆盖着重叠的板。 许多物种以各种深浅的红色或橙色呈现鲜艳的色彩,而其他物种则是蓝色、灰色或棕色。

它们的管脚由液压系统激活,嘴巴以口腔或下部区域为中心。 它的饮食以居住在海床的无脊椎动物为基础,它会伺机捕获这些无脊椎动物。 某些物种表现出特殊的摄食行为,包括悬浮摄食和适应摄取特定猎物。 它的寿命很复杂,它的繁殖可以是有性的或无性的。

海星

他们中的大多数有能力更新损坏或丢失的武器。 出于生态和生物学目的,它们执行某些相关功能。 Pisaster ochraceus 等品种被广泛认为是生态学中基本物种概念的例子。

热带品种 Acanthaster planci 是整个印度-太平洋地区珊瑚的贪得无厌的捕食者。 其他种类的海星,例如海星科的成员,经常用于发育生物学。

分类学和进化史

Asteroidea 是棘皮动物门(生物分类学类别)中的一个类别,由大量物种组成。 与该组的其他类别一样,其成员在成年期具有径向对称性,通常是五径向对称。 然而,在整个早期发育阶段,幼虫具有双边对称性。

其他成人特征包括含水血管系统和由可变胶原组织连接的平板组成的钙质骨骼。构成骨骼结构固体元素的听小骨从椎间盘延伸到手臂。连续分布为手臂形成一个广泛的基础。相比之下,在蛇类中,椎间盘明显区别于又长又瘦的手臂。

海星的化石记录很少,部分原因是当动物分解时,骨骼的固体成分会脱落,或者是因为软组织最终分解成变形和无法辨认的残留物。 另一个原因可能是大多数海星栖息在不利于石化条件的刚性基质中。

已知的原始海星可以追溯到奥陶纪。 在泥盆纪晚期和二叠纪晚期的两次最重要的大规模灭绝事件中,许多物种消失了,但其他物种得以幸存。 通过早侏罗世和中侏罗世早期,这些物种在 60 万年内迅速多样化。

海星多样性

小行星或海星的分类由以下目组成:

Brisingida目(2科17属111种)

该目的品种有一个适度僵硬的圆盘和 20 到 XNUMX 条长而细长的四肢,用于悬浮摄食。 它们有一组侧板、一圈融合的圆盘板、没有触动板、一个线轴状的臂管、小触板、交叉的花梗(管脚末端为钳子)和几组刺。四肢。

尽管某些物种栖息在南极洲的地表水中,但它们几乎完全生活在深海环境中。 在某些品种中,管足的四肢末端是圆形的,没有吸盘。

Forcipulatida目(6科63属269种)

这个目的品种有独特的花梗,由一个短茎和三个骨骼小骨组成,它们的身体通常很健壮。它们有管足和火焰尖的吸盘。这个目包括公认的物种,常见于温带地区,以及寒冷地区- 水和深海品种。

番石榴目(7科48属372种)

这个订单的品种在他们的管脚上没有肛门或吸盘。 在其幼虫发育的整个阶段,它们不会经历腕动物阶段。 它们有侧板和无柄的花梗。 它们主要栖息在软沙或泥底的地区。

Notomyotida目(1科8属75种)

这些海星生活在很深的水域中,它们的四肢具有延展性。 手臂的内侧背外侧区域由特征性的纵向肌带组成。 在某些物种中,管足没有吸盘。

刺螺目(1科8属121种)

该目的大多数物种没有花梗,并且都具有脆弱的骨骼结构,在盘和臂上具有适度的侧板。 它们在腹腔(上部)区域有许多低棘簇。

Valvatida目(16科172属695种)

该目的大多数物种有五个肢体和管足。 它们的椎间盘和臂上有明显的侧板,最重要的花梗类似钳子。

贝拉蒂目(4科16属138种)

这种海星目主要由深海和冷水物种组成,通常分布于全球。 它们是星形或五角形,有五到十五个手臂。 大多数骨骼发育不良。

海星的描述

如上所述,海星通常具有径向对称的外观,成年后通常呈现五径向对称。 然而,估计棘皮动物的进化祖先具有双边对称性。 目前,海星以及其他棘皮动物品种仅在幼虫阶段表现出双边对称性。

大多数海星有五个肢体,从一个中央圆盘出现。 然而,某些小行星群,如 Solasteridae 家族,有 10 到 15 个臂,而其他品种,如来自南极洲的 Labidiaster annulatus 可以达到 50 个臂。 由于发育畸形,通常有五个手臂的物种出现六个或更多手臂的情况并不少见。

海星的外部显示碳酸钙片状元素,称为听小骨或听小骨。 这些构成了内骨骼,可以显示出各种形式,外部显示为各种结构,例如刺和颗粒。 它们可能以特定的模式或系列排列,它们的位置、架构和它们的各个方面被用来对小行星类中的不同分组进行分类。

提及海星身体元素位置的术​​语通常参考嘴来确定,以防止对双侧生物的背侧和腹侧区域的同源性进行错误评估。 下部区域通常称为口腔侧或触侧,而上部区域称为腹侧或腹侧。

海星的身体区域具有构成动物基本解剖结构的各种结构,有时可以帮助识别。 madreporite 板可以很容易地通过位于中心盘核心外侧的光环来识别。 该多孔板通过钙化通道连接到椎间盘中的液压血管系统。

它的功能,至少部分地,为动物的需要提供额外的水,包括为含水层血管系统储备水。肛门也位于稍微偏离圆盘中心的位置,在 madreporite 板附近。 在口腔区域,每条手臂都有一条步行槽,每条手臂的每一侧都有双排未融合的听小骨延伸。

管脚通过槽口伸入其中,并在内部与含水血管系统相连。 各种小行星群,包括 Valvatida 和 Forcipulatida 目,具有称为花梗的适度结构,与瓣膜有一些相似之处。 这些广泛存在于身体表面。

在 Forcipulatida 目海星中,例如 Asterias 和 Pisaster 品种的海星中,花梗在每个棘的基部以绒球状的簇状产生,而在 Goniasteridae 家族的品种中,例如 Hippasteria phrygiana,花梗它们更广泛地分布在身体区域。

尽管并非这些结构的所有任务都为人所知,但据估计,其中一些在保护动物方面进行协作,而另一些则在维持或消除试图在海星表面定居的生物体方面进行协作。 来自南极洲的 Labidiaster annulatus 品种有大花梗,用来捕捉活跃的磷虾猎物。 人们已经看到北太平洋 Stylasterias forreri 用它的花梗捕到普通的鱼。​​​

同样,还有其他类别的结构,其存在根据分类类别而有所不同。 例如,Porcellanasteridae 家族的成员在一系列侧板之间有额外的筛状器官,被认为在这些海星形成的洞穴中产生电流。​​​

内部解剖

作为棘皮动物,海星有一个液压含水层血管系统来帮助它们运动。许多突起是它的一部分,被称为位于海星手臂上的管脚,有助于运动和进食。 管足通过内骨骼中的孔出现,并通过沿着每只手臂的口腔区域延伸的开放通道在外部显现。

体腔还包含一个称为血液系统的循环系统。 血管在口腔周围(口腔血管环)、更靠近腹腔区域和消化系统周围(胃血管环)形成环。体腔的一部分,轴窦,连接三个环。 每个肢体还具有与性腺并排的血管管,其末端是盲的,没有持续的血液循环。

在每条手臂或四肢的末端有一个小的单眼(或单眼),通过它可以感知光的存在与否,这对于检测运动物体很有用。每个单眼细胞中只有一部分是色素沉着的(因此红色或黑色),不存在角膜或虹膜。

体壁

体壁由薄的外表皮、由结缔组织组成的厚真皮和含有圆形和纵向肌肉的薄内腹膜组成。 真皮由自主组织的听小骨(骨板)组成。 有些有外部颗粒、结节和刺,有时排列成特定的图案,有些专门作为花梗。

它还可以合并丘疹,具有薄壁的突起,穿过体壁,延伸到周围的水中,并具有呼吸功能。 这些系统由相互垂直放置的胶原纤维支撑,并组织在具有间隙中的听小骨和丘疹的三维组织中。

这种配置既可以使海星的四肢弯曲,又可以在压力下执行动作所需的刚性快速启动。

消化系统

在海星中,可以看到嘴位于口腔区域的中心,并通过短食道打开,首先进入贲门胃,然后进入幽门胃。 每个肢体也有两个幽门盲肠,形成从幽门胃向外延伸的广泛分支导管。

每个幽门盲肠都被一系列消化腺覆盖,这些消化腺分泌消化酶并从食物中吸收营养。 小肠从幽门胃上部延伸到上半身中心附近的肛门开口处。

许多海星,如 Astropecten 和 Luidia 品种,会将猎物整个吞没,并开始在胃中消化,然后将其送至幽门盲肠。然而,大量海星具有将心脏胃外翻的能力。出来吞咽和消化食物。 在这些品种中,心脏胃取回猎物,然后将其送到幽门胃,幽门胃始终保持在内部。 废物通过肛门排出身体的腹腔区域。

这种在体外消化食物的能力使海星能够捕捉到比嘴还大的猎物。 吃小鱼、蛤蜊、节肢动物、牡蛎和腹足软体动物。 某些海星并不完全是肉食性的,可能会用藻类或有机碎屑来补充它们的饮食。 某些物种吃草,但其他物种通过粘性粘液链从水中捕获食物碎屑,这些粘液链可以被纤毛吸入口中。

神经系统

尽管海星没有中央大脑,但它们的身体具有高度复杂的神经系统,这些神经系统由所谓的分布式大脑来协调。 它们有一个交织的神经网络,一个神经丛,位于内部和皮肤下。

食道也被一个中枢神经环包围,它将桡神经发送到每个四肢,通常与含水血管系统的分支平行。.

所有这些都交织在一起形成一个大脑。 中枢神经环和桡神经的神经负责协调海星及其定向系统的稳定性。 虽然海星没有很多明确的感官输入,但它们确实对触摸、光线、温度、方向和周围水域的状况表现出敏感。

同样,我们发现海星的管足、刺和花梗表现出对触觉的敏感性,而四肢末端的单眼则表现出对光的敏感。 管脚,尤其是手臂末端的管脚,也表现出对化学物质的敏感性,这种敏感性用于定位气味源,例如食物。

单眼由一个由光敏色素上皮细胞和位于它们之间的狭窄感觉细胞组成的团块组成。 每个单眼都包裹在一个庞大的透明角质层中,除了保护外,它还像一个镜头一样工作。 许多海星也有散布在身体上的个体感光细胞,即使它们的单眼被覆盖,它们也能对光做出反应。​​​

海星运动

海星的运动有一个含水层血管系统。 周围的水通过 madreporite 板进入系统。 随后,它从石管向环形管和径向管循环。 后者将水引向管脚中的膀胱(水库)。 每只脚都由一个内胆和一个外平台或“脚”组成。 当气囊压缩时,水被迫进入讲台,讲台扩大,直到与基材接触。

在某些情况下,管脚似乎起到杠杆的作用,但当在垂直区域上移动时,它们构成了一个牵引系统。虽然讲台类似于吸盘,但夹紧动作是通过释放化学物质而发生的,粘合剂而不是吸力。 另一系列化学物质和足底收缩使其能够从基质中释放出来。

管脚紧贴表面并像波浪一样移动,身体的一部分粘在表面上,而另一部分则从表面释放出来。 大多数海星不能快速移动; 例如,Dermasterias imbricata 几乎不能在一分钟内移动约 15 厘米。

穴居属的某些品种 Astropecten 和 Luidia 在它们的长管脚上有尖刺而不是吸盘,并且能够在海底更快地移动。 例如,Luidia foliolata 可以以每分钟 2,8 米的速度移动。

呼吸和排泄

呼吸主要通过管脚和散布在全身各处的丘疹进行。 水中的氧气主要通过主要体腔中的液体分布在全身。 血管系统也可能起次要作用。

由于它没有不同的排泄器官,含氮废物的排出是通过管脚和丘疹进行的。 体液由吞噬细胞、体腔细胞组成,它们也位于血液系统和含水层血管系统内。

这些细胞摄取多余的物质,这些物质有时会移动到丘疹的尖端,在那里它们被排出到周围的水中。 一部分此类废物可随粪便由幽门腺排出。

海星似乎没有渗透调节机制,它们的体液与周围的水保持相同的盐浓度。 尽管某些物种可以忍受或多或少的低盐度,但缺乏渗透调节系统可能是在淡水甚至河口环境中找不到海星的原因。

次生代谢物

可以从许多海星物种中提取某些毒素和次生代谢物。 许多国家已经对这些物质可能的药理学或工业用途的功效进行了调查。

海星生命周期

已经确定海星具有能够进行有性和无性繁殖的生殖系统。

有性生殖

海星的大部分品种都是雌雄同体的,即既有雄性也有雌性。 通常无法从外部区分它们,因为无法观察到它们的性腺,但通过产卵可以明显看出它们的性别。 某些品种是同时雌雄同体(同时产生卵子和精子)。 在其他品种中,相同的性腺,称为卵睾,既能产生卵子,也能产生精子。

有些海星是连续的雌雄同体,其中一些是先天的。 也就是说,年轻人最初是男性,但随着年龄的增长变成女性,例如在 Asterina gibbosa 品种中。 其他的则是雌雄同体,随着时间的推移从女性转变为男性。 在某些物种中,当大型雌性通过分裂繁殖时,她产卵的较小个体会变成雄性。 当它们长得足够大时,它们又变成了雌性。

每条肢体都有两个性腺,它们通过称为生殖管的开口释放配子,这些开口位于手臂之间的中央盘中。 在大多数物种中,受精是外部的,尽管某些品种知道内部受精。

大多数物种将它们的卵子和精子释放到水中(自由产卵),外部受精产生的胚胎和幼虫构成了浮游生物的一部分。 在其他品种中,卵设法附着在岩石底部。

在其他物种中,为了孵化卵子,雌性会用身体覆盖它们,或者将它们放在特殊的结构中。 这些结构包括腹腔、幽门胃(Leptasterias tenera)甚至性腺本身。

海星,为了孵化它们的卵,用身体覆盖它们,通常抬起它们的中央圆盘,达到弯曲的位置。还有一种孵化它们的一部分幼体并释放剩余的卵的品种,它们没有装在包里。

在这些育雏品种中,卵或多或少是大的和蛋黄的,而且通常,虽然不是不断地,直接进化成适度的海星,而不经过幼虫阶段。 发育中的幼体被称为“嗜卵细胞”,因为它们设法以卵黄为食,与以浮游营养方式进食的幼虫相反。

在性腺内育雏品种中,幼体通过以性腺孵化囊中的其他卵和胚胎为食来获取营养。孵化在极地和深海物种中尤为普遍,它们栖息在对幼虫发育不利的环境中。在较小的品种中产卵几个鸡蛋。

根据物种,繁殖发生在一年中的不同时间。 为了增加它们的卵受精的机会,海星可能会同时产卵,通过聚集成群或成对成对。后一种行为称为假交配,雄性骑在雌性身上。,将双臂放在她的手臂之间,并将精子释放到水中,从而刺激卵子的释放。

海星可以使用环境线索来确定产卵时间(一天的长度来确定一年中的精确时间,日出或日落来确定一天中的精确时间),以及化学线索来确定一天中的时间。在某些物种中,成年雌性会产生化学物质来吸引海水中的精子。

无性繁殖

某些种类的海星成年后也会通过切除或分离它们的中央椎间盘或通过自动切开或自动截肢来进行无性繁殖。 育种等级从属于性别。

在从断臂重建整个身体的海星中,有些甚至可以在只有 1 厘米长的碎片的基础上这样做。臂通常伴随着促进这种划分的修改。

某些海星品种的幼虫也具有无性繁殖的能力。它们可以通过身体某些部位的自体切除或出芽(由长出的突起形成的分裂组成)来实现这一点。当食物充足时,幼虫会促进无性繁殖而不是直接发育。

虽然这需要时间和精力,但如果条件良好,它可以让一只幼虫繁殖成几只成虫。 还有其他几个原因可能会在其他棘皮动物的幼虫中引发类似的现象。 它们包括使用在变态过程中丢失的组织,或者捕食较大幼虫的捕食者的出现。

幼虫发育

像其他棘皮动物一样,海星经历后口(胚胎)发育,这是它们与脊索动物(包括脊椎动物)共有的特征,但与大多数其他无脊椎动物不同。 它们的胚胎最初进化为双侧对称,这似乎表明它们可能与脊索动物有共同祖先。

然而,随着幼虫脱离浮游动物并发展出典型的径向对称性,进一步的发展遵循了一条截然不同的道路。 随着有机体的生长,其身体的一侧比另一侧发育得更多,有时会吸收较小的一侧。 之后,身体围绕中心轴形成五个部分,直到海星获得径向对称。

海星幼虫是自由游动的纤毛标本。 受精卵发育成双叶生物,然后(在大多数情况下)发育成腕幼虫,这些幼虫要么通过以蛋黄为食,要么通过捕获和吃其他浮游生物而发育。

在这两种情况下,它们都以浮游生物的形式存在,悬浮在水中,通过摇动纤毛来游泳。 幼虫左右对称,左右不同。 随着时间的推移,它们会在海床上安顿下来,经历彻底的变态,然后长大成人。

长寿

海星的预期寿命因物种而异,通常较大的品种更长。 例如,Leptasterias hexactis,其成年体重20克,80年性成熟,预期寿命十年,而Pisaster ochraceus,成年体重34克左右,XNUMX年成熟,寿命可达XNUMX 岁。

再生

某些种类的海星有能力重建失去的手臂,从而长出新的四肢。

其他品种也有能力从单臂再生它们的中央圆盘,而其他品种则要求中央圆盘的至少一部分与分离的部分接触。再生可持续数月或数年。海星无法防御失去肢体后的早期感染。

分离的肢体依靠积累的营养维持自身,直到中央盘和嘴重新生长并且能够再次进食。 除了为了生殖目的而发生的碎片之外,身体分裂可能会在被捕食者脱落后意外发生,或者手臂可能会作为逃避反应而自发地被主动肢解,这一过程称为自体切断术。

身体部位的脱落是通过响应神经信号快速软化特定类型的结缔组织来实现的。 大多数棘皮动物都有这种组织。

馈送

大多数海星品种都是通才捕食者,它们的饮食以软体动物、蛤蜊、牡蛎、蜗牛或任何其他速度缓慢以至于无法避免攻击的生物(其他棘皮动物或昏厥的鱼)为基础。 某些物种是食腐动物,吃腐烂的动植物物质,或附着在基质上的有机板。

其他人,如 Brisingida 目成员,吃海绵或浮游生物和悬浮的有机颗粒。 Acanthaster planci 以珊瑚虫为食,是珊瑚礁食物链的一部分。 偶尔,这些恒星的爆炸性露头会发生,可能对珊瑚礁生态系统造成严重破坏。

某些海星具有特殊的器官,可以捕捉和喂养猎物; 来自美国太平洋沿岸的 Pisaster brevispinus 可能会使用一组专门的管足深入柔软的基质并挖掘猎物(通常是蛤蜊)。

捕捉到贝类后,海星会慢慢打开猎物的外壳,用尽内收肌,然后将外翻的胃插入一个开口中,以吞噬其软组织。 为了让外翻的胃进入,瓣膜之间的间隙只需几分之一毫米宽。

分配

今天,已知的现有海星有 1.900 多种。 棘皮动物在其体内维持脆弱的电解质平衡,而这只能在海洋环境中实现。 这意味着海星可以出现在地球的所有海洋中,但在任何淡水范围内都找不到。物种多样性最大的是在热带印度太平洋地区。

其他以其巨大的多样性而闻名的地区是澳大利亚的温暖和热带地区、热带东太平洋和北太平洋的冷温带水域(从加利福尼亚到阿拉斯加)。 所有海星都生活在海床上,但它们的幼虫是浮游生物,这使得它们有可能扩散到新的地方。 它们的栖息地多种多样,从温暖的珊瑚礁、岩石、泥浆、砾石和沙子,到海带林、海草草甸和深水的阴暗底部。

海星的威胁

海星和其他棘皮动物都通过含水层血管系统将水直接吸入体内。 这使它们对水的潜在污染条件毫无防备,因为它们几乎没有能力分离水中所含的毒素和其他有害元素。 石油泄漏和类似事件经常影响棘皮动物种群并对生态系统产生深远影响。

海星经常面临的另一个挑战是当它们离岸太近时,因为人类错误地习惯于将它们从水中捡起观察和拍照,而忽略了这样做,它们无法进行气体交换呼吸很快他们就会因醉酒而死亡,也就是说,他们会淹死。

最好和最推荐的做法是不要将海星和其他种类的棘皮动物从其水生栖息地中移除。 在其他情况下,这些物种被用作纪念品或纪念品,或者被提取出来用于销售或用于水族馆。

发现了两种新的海星

由西班牙高级科学研究委员会 (CSIC) 领导的一组研究人员发现了一对海星属海星的新品种。

这些恒星只有两厘米长,被归类为加那利群岛常见的 Asterina martinbarriosi 和埃布罗三角洲原生的 Asterina vicentae。这一发现是海洋遗传分化和形态研究的一部分。受到威胁的无脊椎动物,发表在无脊椎动物系统学杂志上。

非常相似的家庭

今天,某些适度海星群体的多样性仍然未知。 对这些海洋生物的形态学研究并不总是能够明确区分,因此,学者们使用遗传评估方法来分析海星属的不同恒星品种。

通过各种分子标记的检查,可以识别五种不同的品种,后来通过详细的形态学研究证实了这些品种。 其中,研究人员发现了两个科学新品种。

“与任何生物群一样,对于海星属的普通海星来说,了解它们的多样性对于它们的保存至关重要,”在国家自然科学博物馆工作的 CSIC 研究员 Violeta López 说。

'Asterina' 的分类

除了发现这两个新物种外,该研究还证实了三个先前已知的恒星变种属于海星属,它们的形态特征是使用传统方法进行的。 通过对各种样本的基因分析,科学家们确定它们是Asterina gibbosa、Asterina pancerii和Asterina phylactica。

在最后两个案例中,他们考虑了用于原始评论的材料,设法从热那亚市的 Museo Civico di Storia Naturale Giacomo Doria 的 1950 年至 1970 年保存或干燥的样本中对 DNA 进行测序,意大利和英国自然历史博物馆。

“所有这些数据使得阐明这组小型海星的分类和区分海星属中的不同品种成为可能,”国家自然科学博物馆的 CSIC 研究员 Iván Acevedo 说。 正如学者们所指出的,了解构成这种海星品种的物种,其中一些受到严重威胁,对于确保它们的保护至关重要。

墨西哥及其海星

根据国家生物多样性知识和利用委员会(CONABIO)的数据,世界上列出的活品种约有7.000个,化石品种有13.000个,但鉴于它们生活在深海区域,因此认为有发现许多物种。 在墨西哥,2008 年报告了大约 500 种。

棘皮动物有五组(类)。 杯形的海百合和羽毛星(类:海百合); 海星 (Class: Asteroidea) 身体呈星状; 脆星和篮星(类:蛇形菊科)也有星状,但手臂较细; 质地呈球状或盘状的海胆、沙元(类:海胆科)和光滑细长的海参(类:海参科)。

面临灭绝的主要海星物种

海星的神秘消瘦病导致海星大量减少,海星是东北太平洋海带植被中的主要捕食者。

这项研究发现,向日葵星数量的最大减少与海面温度的不均匀升高相对应,这表明气候变化引起的海洋变暖可能加剧了这种疾病的影响。

自 20 年以来,一场神秘的疾病爆发已在北美西海岸肆虐 2013 多种海星,造成了一个新的受害者:向日葵 (Pycnopodia helianthoides),它是东北太平洋海带森林中的顶级捕食者。

这种传染病被称为“海星退化性疾病”,它会导致海星迅速死亡:已经生病,它们会出现皮肤损伤,四肢与中央椎间盘分离,它们从体内长出内脏,个体死亡,脱落他们的手臂和身体。

这种疾病的瘟疫不是最近发生的,以前曾杀死过海星。 但学者们认为,2013 年至 2015 年的最新流行病在数量和地理范围上都具有特别的破坏性。 研究人员在最近发表在《科学进展》上的一项研究中说,这一次,海洋变暖可能增加了这种疾病的死亡率。

为了了解向日葵星对疾病影响的程度,训练有素的潜水员在 11.000 年至 2006 年间进行的大约 2017 次调查中前往华盛顿、俄勒冈、加利福尼亚和不列颠哥伦比亚省北部(加拿大)海岸附近的星星.

美国国家海洋和大气管理局的研究人员还在 9.000 年至 2004 年间进行的 2016 次底拖网调查中统计了深水中的海星。

在此类调查中,学者们将一张巨大的网拖过海底一段时间或一定距离,记录他们能够采样的物种。 两次人口普查显示,海星数量在 2012 年之前大致稳定。然而,在疾病开始后,海星的数量在其 80 公里的旅程中下降了 100% 至 3.000%。

加州大学生态学和进化生物学教授德鲁·哈维尔在一份声明中说:“虽然向日葵星曾经在沿海水域丰富,但现在在加利福尼亚海岸外无法获得,在阿拉斯加也很少见。”康奈尔大学和其中一个文章的共同作者。 “在过去三年中,海星的数量一直保持在非常低的水平,我们估计它们在其分布范围的南部有灭绝的危险,我们还没有阿拉斯加北部的数据。”

学者们保证,海星的普遍减少,特别是在更深的水域,已经足够令人印象深刻了。 “许多人曾预计向日葵星潜伏在无法计数的更深水域,”美国国家海洋和大气管理局的学者史蒂夫隆哈特告诉科学新闻。 “我们预料到他们会躲在那里,这次调查确定希望是无辜的。”

设计这项研究的人指出,气候变化导致的海洋变暖可能刺激了这种疾病的影响。 他们确定向日葵星数量的最大下降与不均匀升高的海面温度一致。

9 年 2013 月 XNUMX 日,不列颠哥伦比亚省温哥华以北的印第安阿姆峡湾的克罗克岛附近,成千上万的向日葵星星填满了克罗克岩。 三周后,海星不见了。

星向日葵的衰退可能对生态系统产生其他影响:海星是海胆的主要捕食者,如果没有它们来调节海胆的数量,海胆就会以海藻植被为食,留下一片贫瘠的海景。

学者们已经知道海带植被大量减少,其中向日葵星的数量急剧减少。 “在加利福尼亚州、华盛顿州和不列颠哥伦比亚省的部分地区,向日葵星仍然控制着海胆,”合著者、加利福尼亚大学戴维斯分校的野生动物兽医、SeaDoc Society 项目主任约瑟夫·盖多斯说。 .

海星抗哮喘和关节炎

科学家们说,海星可能对于开发治疗哮喘、花粉热和关节炎等炎症性疾病的新疗法至关重要。 他们研究了覆盖海星的糊状物质。 特别是这些棘皮动物中的一种,刺海星,是苏格兰海洋生物技术公司 GlycoMar 的研究人员最感兴趣的一种。

据科学家称,这些无脊椎动物的身体上覆盖着一种粘稠的液体,这种液体由可以产生新药的化学物质组成。 大多数在水中处理的合成产品开始迅速分解并与海水中的物质组合硬化。 然而,海星总是设法保持其整洁的表面。

参与 GlycoMar 项目的 Charlie Bavington 博士指出,“海星生活在海中,不断地被细菌、幼虫、病毒和各种寻找栖息地的生物体所浸染。” “但海星比聚四氟乙烯效果更好,因为它们具有高效、不粘的表面,可以防止物体粘在上面,”他补充道。 研究人员正在研究的正是这种不粘特性,尤其是它的抗炎特性。

依从性问题

炎症是发生损伤或感染时身体的自然反应,但当免疫系统失控时也可能引起炎症。 通常容易流过血管的白细胞开始积聚并粘在动脉壁上,造成组织损伤。

学者们认为,基于海星粘性的治疗可以覆盖我们的血管,就像这种化合物覆盖恒星一样,并防止这种积累。 “我们知道,海洋动植物产生的化合物种类繁多,有时与陆地物种产生的化合物大不相同”,David Hughes 博士

根据 Bavington 博士的说法,“这种情况非常类似于某物粘在海中的星星上。 细胞(白细胞)必须从水性介质粘附到血管壁,所以如果我们设法发现海星如何防止这种情况发生,我们就可以克服人类的这个问题。”

许多炎症性疾病可以得到有效治疗,例如使用类固醇,但这些药物经常引起副作用。 伦敦国王学院的研究人员也认为海星可以提供更好的解决方案,并正在研究这种生物粘性化合物中所含的物质。

国王学院药理学教授克莱夫·佩奇指出,“事实上,我们已经完成了海星的大部分工作。 通常,在为人类特定目的开发新药时,您必须研究数百个分子才能获得有价值的东西。” “海星已经为我们提供了一些宝贵的东西:它经历了数十亿年的进化,并拥有具有特定功能的特定分子。”

在发现有前景的化合物后,研究人员现在正试图创建他们自己的实验室版本。 他们试图做的是根据海星的粘度创建一种治疗方法。 “最初,我们知道这是正确的方法。 这不会在一夜之间发生,但我们学到了一些关于如何从大自然中获取新药的知识,”佩奇教授说。

海洋药房

开发基于海星的疗法可能需要几年时间,但利用海洋医学潜力的竞赛才刚刚开始。 目前正在研究海洋蜗牛的研究似乎承诺构想一种新型止痛药,从海参到藻类的其他海洋品种也在分析中。

“世界上一些使用最广泛的药物来自大自然,”苏格兰海洋科学协会的生态学家大卫休斯博士说。 “青霉素是一种长在面包上的真菌,阿司匹林来自柳树,所以在自然界中找到有用的药物来源也就不足为奇了。 但直到最近,我们才开始将海洋视为丰富的药物来源,”专家说。

据专家介绍,海洋中的动植物种类繁多,只有部分经过测试和调查。 “我们知道海洋动物和植物会产生种类繁多的化合物,有时化合物与陆地物种产生的化合物非常不同,”休斯博士说。 “其中大部分可能具有有用的特性,可用于医药和其他医药用途。”

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