Как осьминоги и кальмары получили свой большой мозг. Почему головоногие моллюски считаются самыми умными беспозвоночными. Какие уникальные способности развились у осьминогов и кальмаров в ходе эволюции. Как устроена нервная система головоногих.
Содержание
Классификация головоногих моллюсков
Осьминоги и кальмары относятся к типу Моллюски (Mollusca) и классу Головоногие (Cephalopoda). Класс Головоногие включает в себя около 800 современных видов, объединенных в два подкласса:
- Наутилоидеи (Nautiloidea) — четырехжаберные головоногие с наружной раковиной
- Колеоидеи (Coleoidea) — двужаберные головоногие с редуцированной внутренней раковиной
К колеоидеям относятся осьминоги, кальмары, каракатицы и другие современные головоногие. Они считаются наиболее высокоорганизованными и эволюционно продвинутыми среди всех моллюсков.
Эволюционное происхождение головоногих
Когда появились первые головоногие моллюски? Согласно палеонтологическим данным и результатам молекулярно-генетического анализа, головоногие отделились от других моллюсков около 530 миллионов лет назад, в кембрийском периоде. Первые ископаемые остатки головоногих с наружной раковиной датируются ордовикским периодом, около 470 млн лет назад.
Современное разнообразие колеоидей (двужаберных головоногих) возникло значительно позже, в мезозойскую эру. Чем это было вызвано? Исследователи связывают резкое увеличение числа видов осьминогов и кальмаров с так называемой Мезозойской морской революцией.
Что такое Мезозойская морская революция?
Под Мезозойской морской революцией понимают комплекс экологических изменений в морских экосистемах, произошедших во второй половине мезозойской эры (юрский и меловой периоды, 200-65 млн лет назад). Ключевые особенности этого периода:
- Резкое увеличение разнообразия морских животных
- Появление новых групп хищников
- Развитие «гонки вооружений» между хищниками и жертвами
- Усложнение пищевых цепей и экологических взаимодействий
В этот период произошел эволюционный расцвет костистых рыб — основных конкурентов головоногих. Это заставило осьминогов и кальмаров развивать новые приспособления для выживания и конкуренции.
Уникальные особенности головоногих моллюсков
Какие эволюционные приспособления позволили головоногим занять ведущее положение среди беспозвоночных? Рассмотрим основные уникальные черты осьминогов и кальмаров:
Развитый мозг и нервная система
Головоногие обладают самым крупным и сложно устроенным мозгом среди всех беспозвоночных. Их центральная нервная система включает:
- Крупный головной мозг, состоящий из нескольких долей
- Окологлоточное нервное кольцо
- Парные звездчатые ганглии, управляющие мантией
- Многочисленные периферические ганглии
Как устроен мозг осьминога? Он состоит из 40 долей и содержит около 500 миллионов нейронов — это сравнимо с мозгом собаки. При этом значительная часть нейронов осьминога (около 2/3) расположена в щупальцах, образуя своего рода «распределенный интеллект».
Сложное поведение и способность к обучению
Развитый мозг позволяет головоногим демонстрировать сложное поведение, нехарактерное для других беспозвоночных:
- Использование орудий (например, кокосовых орехов в качестве укрытия)
- Решение головоломок и прохождение лабиринтов
- Способность к обучению путем наблюдения и подражания
- Долговременная память (до нескольких месяцев)
- Индивидуальное распознавание людей
Осьминоги способны запоминать решения задач и применять полученный опыт в новых ситуациях. Это свидетельствует о наличии у них элементарного абстрактного мышления.
Изменение окраски и формы тела
Как осьминоги и кальмары меняют цвет? В их коже содержатся специальные клетки — хроматофоры, содержащие пигменты. Сокращение или расслабление мышц вокруг хроматофоров позволяет быстро менять окраску. Некоторые виды способны менять цвет за доли секунды.
Для чего используется эта способность?
- Маскировка от хищников
- Общение с сородичами
- Привлечение добычи
- Брачные демонстрации
Многие головоногие также способны менять текстуру кожи, создавая различные выросты и складки. Это позволяет им еще эффективнее маскироваться под окружающие предметы.
Реактивное движение
Головоногие передвигаются за счет реактивной тяги, выбрасывая струю воды из мантийной полости через воронку. Как это работает?
- Мантия расслабляется, заполняясь водой
- Мышцы мантии резко сокращаются, выталкивая воду
- Струя воды создает реактивную тягу
- Изменяя положение воронки, моллюск может управлять направлением движения
Такой способ передвижения позволяет головоногим развивать очень высокую скорость на короткие дистанции — до 40 км/ч у некоторых видов кальмаров.
Экологическая роль головоногих
Какое значение имеют осьминоги и кальмары в морских экосистемах? Они играют важную роль как:
- Хищники, регулирующие численность рыб и ракообразных
- Добыча для крупных рыб, китообразных и морских птиц
- Индикаторы состояния морских экосистем
Некоторые виды головоногих также имеют промысловое значение. Мировой вылов кальмаров составляет около 3 млн тонн в год.
Угрозы и охрана головоногих
Основные угрозы для популяций осьминогов и кальмаров:
- Перелов
- Разрушение мест обитания
- Загрязнение океана
- Изменение климата
Какие меры принимаются для сохранения головоногих? Основные направления охраны включают:
- Регулирование промысла
- Создание морских охраняемых территорий
- Борьба с загрязнением океана
- Изучение биологии и экологии головоногих
Сохранение разнообразия головоногих моллюсков важно не только для поддержания баланса морских экосистем, но и для будущих научных исследований. Уникальные особенности осьминогов и кальмаров могут найти применение в медицине, робототехнике и других областях.
Осьминоги и кальмары обрели свое разнообразие в эволюционной борьбе с рыбами
Международная группа ученых пришла к выводу, что современное
разнообразие двужаберных головоногих моллюсков, или колеоидов (Coleoidea), которые
включают осьминогов, кальмаров и каракатиц, берет начало в эпоху так называемой
Мезозойской морской революции более 100 миллионов лет назад. Это совпадает по
времени с резким ростом биоразнообразия лучеперых рыб и некоторых других
морских позвоночных, что свидетельствует о напряженном эволюционном
соревновании между этими животными. Результаты работы опубликованы
в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Колеоиды, представляющие собой наиболее многочисленный
подкласс головоногих моллюсков (Cephalopoda), обладают уникальным
набором эволюционных приспособлений, таких как утрата наружной раковины и, как
следствие, способность в больших пределах менять форму тела; реактивное
движение; быстрая смена окраски в ответ на раздражители; аккомодация и
поляризованное зрение; наличие чернильного мешка и наиболее развитый мозг среди
всех беспозвоночных.
Эти особенности помогают им спасаться от хищников,
маскируясь на дне, проникая в узкие щели, выскальзывая из захвата и сбегая с
большим ускорением под прикрытием облака чернил. В силу отсутствия костного
скелета или крупной раковины колеоиды редко формировали окаменелости, что
затрудняет анализ их эволюции.
Наиболее древние окаменелости колеоидов относятся к кайнозойской
эре, однако в их истории присутствуют перерывы в десятки и сотни миллионов лет.
Древнейшие из известных представителей — белемниты, которые имели полноценную
внутреннюю раковину конической формы, — вымерли к концу мелового периода около
65 миллионов лет назад. Некоторые исследования свидетельствуют, что головоногие
моллюски отделились от своих ближайших родственников наутилусов на рубеже силурийского
и девонского периодов примерно 415 миллионов лет назад. Глубоководные осьминоги,
живущие в толще воды и питающиеся детритом (подотряд Incirrina), такие как адские
вампиры (Vampyroteuthis infernalis)
и гримпотевтисы (Grimpoteuthis spp.
), появились уже в раннем мезозое (242
± 38 миллионов лет назад). Однако наиболее распространенные сейчас придонные
хищные осьминоги (подотряд Cirrina)
и десятирукие колеоиды современного типа появились значительно позже. Скудность
окаменелых останков не позволяла описать эволюцию этих моллюсков и формирование
их разнообразия более точно.
Чтобы восполнить этот пробел, сотрудники Бристольского
университета с коллегами из Дании, США и Японии воспользовались методом
молекулярных часов. Он основан на гипотезе, согласно которой накопление
эволюционно значимых мутаций происходит с относительно постоянной скоростью.
Зная эту скорость и анализируя генетические различия между родственными
таксонами (видами, родами, семействами и т. д.), можно определить примерное
время происхождения этих таксонов от общих предков. Для проведения описываемого
исследования ученые сформировали базу данных из 180 генов 56 различных видов
моллюсков.
Анализ подтвердил эволюционное родство колеоидов с
наутилусами, а также их разделение на две монофилетические (происходящие от
общего предка) группы: восьмирукие (осьминоги и вампиры) и десятирукие (кальмары
и каракатицы).
Созданное на основании анализа филогенетическое дерево моллюсков
представлено на схемах.
Наиболее важным выводом работы стало то, что современное
биоразнообразие колеоидов зародилось в эпоху Мезозойской морской революции. Под
этим термином, предложенным палеобиологом Гератом Вермеем (Geerat Vermeij), подразумевается набор
резких изменений морской экологии, которые произошли в мезозойской эре (особенно
во втрой ее половине) под влиянием перемен климата с преобладанием парникового
эффекта. Основным признаком этой эпохи стало бурное развитие придонного
хищничества, связанное с появлением у различных видов животных способности к раскалыванию
твердых раковин моллюсков.
Таким образом, интенсивное видообразование внутри подкласса
колеоидов совпало по времени с резким повышением биоразнообразия лучеперых рыб.
Как пишут авторы работы, это свидетельствует о напряженной эволюционной борьбе
между ними, заставившей вырабатывать приспособления для освоения новых
экологических ниш, чтобы конкурировать за питание и жизненное пространство.
«Рыбы, кальмары и охотящиеся за ними хищники оказались
вовлеченными в эволюционную „гонку вооружений“, которая привела к постоянному
повышению скорости и маневренности как хищников, так и их добычи», — пояснил
ведущий автор исследования Аластер Тэннер (Alastair Tanner).
Современные методы молекулярно-генетического анализа
позволили ученым получить массив данных об эволюции различных биологических
видов. К примеру, на основании подобных исследований недавно было обновлено дерево
жизни.
Олег Лищук
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
| ||||||||||||||||||||||
У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
..Какова классификация кальмаров?
Эми С. Йоргенсен
i Comstock Images/Comstock/Getty Images
Как и все живые существа, кальмары классифицируются с использованием системы, разработанной Карлом Линнеем в 1700-х годах. Этот метод объединяет виды на основе их взаимоотношений друг с другом в ряд расширяющихся категорий.
Этими категориями, от самых широких до самых конкретных, являются царство, тип, класс, порядок, семейство, род и вид. Изучая место кальмара в этой системе, мы можем лучше понять его связь с подобными видами.
Тип Mollusca: мягкий и обильный
i Comstock/Comstock/Getty Images
Все виды кальмаров принадлежат к обширному царству Animalia. Как следует из названия, все животные принадлежат к этому царству. Члены этого царства многоклеточны и используют другие живые существа для питания. В этом королевстве кальмары принадлежат к более узкому типу моллюсков. По данным Музея палеонтологии Калифорнийского университета, их тип включает от 50 000 до 200 000 видов. К этим существам с мягким телом относятся слизни, гребешки и моллюски. Большинство моллюсков отличаются от других животных своими отличительными областями головы и ног.
Класс головоногих: разумные моллюски
i Jupiterimages/Photos.com/Getty Images
Кальмары относятся к классу головоногих (головоногих).
К этому классу относятся самые крупные и умные моллюски, в том числе осьминоги, каракатицы и наутилусы. Музей палеонтологии Калифорнийского университета сообщает, что было идентифицировано 800 видов головоногих моллюсков. Эти виды отличаются своей способностью учиться и решать проблемы, а также своими щупальцами и другими приспособлениями к морской среде. В этом классе кальмары принадлежат к подразделению, известному как Coleoidea. Большинство современных головоногих также принадлежат к этому подразделению, но разделение позволяет выявить различия между этими организмами и похожими, но разными вымершими головоногими.
Order Teuthida: Speedy Squid
i Jupiterimages/Photos.com/Getty Images
Когда некоторые животные более тесно связаны друг с другом, чем другие в определенной классификационной категории, они также могут быть дифференцированы по супер- или подгруппе. Кальмары и каракатицы, например, принадлежат к надотряду, известному как Decapodiformes. Осьминоги принадлежат к другому надотряду из-за различий в их жабрах.
Однако отряд Teutida включает только кальмаров. Они отличаются от других головоногих не тем, что используют для передвижения реактивный двигатель, а своей эффективностью в этой области. Мало того, что их тело предназначено для более быстрого плавания, оно также может регулировать количество воды, выбрасываемой в данный момент времени, чтобы увеличить скорость, когда требуется более быстрое плавание.
Семейство, род и вид
i Марти Мелвилл/Getty Images News/Getty Images
Классифицировать кальмаров становится все труднее, так как отряд Teuthida распадается на более чем две дюжины семейств. На данный момент каждый тип кальмара дифференцируется от любого другого типа кальмара. Например, гигантский кальмар принадлежит к семейству Architeuthidae, а кальмар с длинными плавниками принадлежит к семейству Loliginidae. По данным Sea World, в этих семействах идентифицировано более 250 видов кальмаров.
Список литературы
- SEA World: Squids
- Морская биологическая лаборатория: Таксономия
- Морская биография: Гигантская кальмара
- Фултон-Монтгомери Общественный Колледж: Классификация
- Antrilling Weblysity Web: Animalia
- 33333
- Музей палеонтологии Калифорнийского университета: Головоногие
- Веб-проект «Древо жизни»: Coleoidea
- Бристольский университет: Teuthida
- Веб-проект «Древо жизни»: Architeuthidae
Авторы фотографий
Биография автора
Эми Йоргенсен написала более 100 статей и книг по выращиванию и дрессировке животных.
Она также является дрессировщиком собак-любителей. Она также написала более 200 сообщений в блогах, статей и электронных книг по планированию свадеб и вечеринок от имени профессионалов в этой области.
Biology4Kids.com: Беспозвоночные: осьминоги и кальмары
Структура клетки и
Функция |
Системы |
микробио |
Растения |
Научный метод |
Все темы
Обзор |
Губки |
Морские звезды/ежи |
Анемон/Коралл |
Медуза |
книдарийцы |
Осьминоги/кальмары
Улитки/моллюски |
Плоские черви |
Круглые черви |
Сегментированные черви |
Членистоногие |
Структура |
Насекомые |
Ракообразные |
Пауки/Скорпионы
Вот умники. В основном осьминоги. Они рок. Суть в том, что они моллюски, как моллюски и улитки, но относятся к классу под названием 9.
0066 Головоногие (головоногие). Они самые умные из всех беспозвоночных, даже по сравнению с пауками и ракообразными. Они охотники. Головоногие находятся на вершине пищевой цепи беспозвоночных. К вам подкрадется осьминог, схватит вас щупальцем и вгрызется клювом в вашу раковину.
Что делает их особенными? У них есть щупальца. Это будет первое, что вы заметите. Это единственные существа, которые используют свои щупальца как придатки. У кальмаров обычно десять (10), а у осьминогов восемь (8). Существует особый головоногий моллюск под названием 9.0066 Наутилус . Иногда у него более 90 щупалец, коротких, но много щупалец. Щупальце осьминога также имеет специальные присоски по всему телу. Они позволяют щупальцу цепляться за существ в поисках пищи и удерживать камни, чтобы помочь ему двигаться.
Возможно, это не так уж уникально, но у головоногих есть и другие преимущества, которые помогают им добиться успеха.
У них есть ганглиев , которые слились, чтобы стать маленьким мозгом. Ганглии и небольшие пучки нервной ткани. Головоногие умнее. Это очень важно, если вы охотник. Некоторые ученые говорят, что осьминоги могут даже учиться. У них также замкнутая кровеносная система. Их кровь и питательные вещества циркулируют по всему телу через систему трубок, а не только жидкость повсюду.
Есть ли у них раковины, как у других моллюсков? Да, у головоногих раковин . Наутилус — это просто. Снаружи имеет коричнево-белую оболочку. Осьминог немного сложнее. Его оболочка находится внутри его тела. В его оболочке есть камеры, и оболочка даже эволюционировала, чтобы защитить его мозг. Эта защита является преимуществом. Для осьминога также выгодно иметь панцирь внутри тела. Он может легче передвигаться и проникать в труднодоступные места, чтобы поймать добычу.
► СЛЕДУЮЩАЯ СТРАНИЦА ПО БЕСПОЗВОНОЧНЫМ
► ВЕРНУТЬСЯ НА НАЧАЛО СТРАНИЦЫ
► Или выполнить поиск по сайтам.