Rozgwiazdy

Typ: Echinodermata (szkarłupnie)

Gromada: Asteroidea (rozgwiazdy)

Budowa i długość życia

Rozgwiazdy to przedstawiciele szkarłupni, które charakteryzują się spłaszczonym grzbieto-brzusznie ciałem w kształcie gwiazdy. Ciało rozgwiazdy złożone jest się z dysku centralnego, od którego odchodzą szerokie ramiona. Jej otwór gębowy znajduje się od spodu ciała, natomiast otwór odbytowy na części grzbietowej/wierzchniej. Tak jak pozostałe szkarłupnie, posiadają wapienny szkielet wewnętrzny złożony z kosteczek połączonych siatką włókien kolagenowych oraz układ naczyń krwionośnych, wypełnionych wodą morską, z nóżkami ambulakralnymi służącymi do zdobywania pokarmu oraz do poruszania się.

U większości rozgwiazd od dysku centralnego odchodzi 5 ramion, chociaż niektóre gatunki mają większa liczbę ramion – 6 lub 7, a niekiedy nawet 10, 15 lub 20. Rekordzistą jest gatunek zamieszkujący zimne wody Antarktydy, Labidiaster annulatus, który posiada od 40 do 45 cienkich ramion. Część grzbietowa, czyli górna, może być gładka, ziarnista lub kolczasta i pokryta jest nakładającymi się płytkami. Skóra właściwa zawiera szkielet składający się z węglanu wapnia w postaci kosteczek kostnych, które mają strukturę plastra miodu złożonego z mikrokryształów kalcytu ułożonych w siatkę. Na ciele mogą być widoczne guzki, kolce, a także drobne szczypcowate wyrostki – pedicellaria, które w zależności od gatunku służą do obrony, usuwają zanieczyszczenia z powierzchni ciała, pomagają w odżywianiu oraz chwytaniu małych ryb i skorupiaków. U rozgwiazd zakopujących się w osadach mogą być również obecne struktury przypominające parasole chroniące delikatne struktury skrzelowe. Kolor ich ciała jest różnorodny, od jasnych kolorów w różnych odcieniach czerwieni lub pomarańczy do niebieskiego, szarego lub brązowego. Również długość życia różni się między gatunkami. Na ogół dłużej żyją gatunki większe i te z larwami planktonicznymi. Najdłużej żyje rozgwiazda purpurowa Pisaster ochraceus, która dożywa 34 lat. Najcięższa natomiast jest rozgwiazda słonecznikowa Pycnopodia helianthoides, która osiąga wagę ponad 5 kg.

Znaczenie ekologiczne i siedliska

Znanych jest ponad 2000 gatunków rozgwiazd zamieszkujących dna wszystkich oceanów świata od tropików po zimne wody polarne. Ich siedliska obejmują rafy koralowe, skaliste wybrzeża, obszary pływowe, podłoże błotniste i piaszczyste, obszary porośnięte roślinnością oraz dno głębinowe do głębokości co najmniej 6000 m. Największa różnorodność gatunkowa występuje na obszarach przybrzeżnych. Zwierzęta te są ważne z ekologicznego punktu widzenia, ze względu na ich duże rozmiary ciała, różnorodną dietę i zdolność przystosowywania się do różnych środowisk. Mają znaczenie w zachowaniu różnorodności gatunkowej strefy dennej, poprzez wyjadanie np. małży lub glonów. Mogą mieć także negatywny wpływ na ekosystem. Korona cierniowa (Acanthaster planci) żeruje na koralowcach uszkadzając rafy koralowe, zaś Asterias amurensis nazywany rozgwiazdą Północnego Pacyfiku zasiedlił wody Tasmanii wyniszczając populacje małży poławianych komercyjnie. Gatunek ten został umieszczony na liście 100 najbardziej szkodliwych gatunków inwazyjnych na świecie, czyli gatunków obcych dla danego siedliska, które charakteryzują się dużym potencjałem ekspansji i zagrażają gatunkom rodzimym.

Odżywianie

Większość gatunków rozgwiazd to drapieżniki żerujące na glonach, gąbkach, małżach, ślimakach, stawonogach i innych małych zwierzętach, w tym rybach. Rozgwiazda korona cierniowa żeruje na polipach koralowców. Część gatunków odżywia się detrytusem, czyli rozkładającą się materią organiczną i odchodami. Kilka odżywia się planktonem wchłaniając go z otaczającej wody. Rozgwiazdy mają żołądek podzielony na dwie części – żołądek sercowy i żołądek odźwiernikowy, przy czym pierwszy może być wysuwany poza ciało i zachodzi wówczas trawienie zewnętrzne, natomiast drugi zawsze pozostaje wewnątrz ciała zwierzęcia.

Dzięki wysuwanemu żołądkowi rozgwiazdy mogą odżywiać się pokarmem większym niż ich otwór gębowy.

Prymitywne rozgwiazdy połykają zdobycz w całości i zaczynają ją trawić w żołądku sercowym, następnie dalsze trawienie dobywa się w żołądku odźwiernikowym, tam też następuje wchłanianie substancji odżywczych. U bardziej zaawansowanych gatunków żołądek jest wyrzucany na zewnątrz organizmu, aby pochłonąć i strawić pokarm. Następnie jest zasysany do wnętrza ciała, a pokarm podlega dalszemu trawieniu w żołądku odźwiernikowym.

Rozmnażanie

Większość gatunków rozgwiazd to organizmy rozdzielnopłciowe, zazwyczaj jednak nie ma widocznego dymorfizmu płciowego. Niektóre gatunki są hermafrodytami posiadającymi jednocześnie gonady żeńskie i męskie, co pozwala im na wytwarzanie komórek jajowych i nasienia. U kilku z nich wyłącznie jedna gonada (ovotestis) wytwarza zarówno komórki jajowe, jak i nasienie.

Osobniki niektórych gatunków zmieniają płeć wraz z wiekiem.

U Asterina gibbosa wszystkie młode osobniki są samcami, zaś w miarę starzenia się zmieniają płeć. U Nephantia balcheri dojrzała samica może podzielić się na pół (rozmnażanie bezpłciowe), a uzyskane potomstwo to zawsze samce, które po osiągnięciu określonego rozmiaru stają się z powrotem samicami. Każde ramię rozgwiazdy zawiera dwie gonady, które mają ujście na środkowym dysku między ramionami. Zapłodnienie jest zasadniczo zewnętrzne, jedynie u kilku gatunków zaobserwowano zapłodnienie wewnętrzne. U większości gatunków jaja i plemniki uwalniane są wprost do wody, gdzie dochodzi do zapłodnienia i powstaje planktoniczna larwa. Niektóre gatunki opiekują się swoim potomstwem. Samica składa do kilkuset jaj i strzeże ich tworząc nad nimi baldachim ze swojego ciała. Inne gatunki są jajożyworodne. Na grzbiecie samicy znajdują się specjalne jamy, w których rozwijają się larwy. Osobniki z gatunku Trophodiscus uber noszą swoje młode na grzbiecie broniąc je przed drapieżnikami, natomiast Leptasterias tenera wewnątrz żołądka. U gatunków opiekujących się potomstwem jaja są stosunkowo duże i zaopatrzone w żółtko i na ogół rozwijają się bezpośrednio w miniaturowe rozgwiazdy bez pośredniego stadium larwalnego. Taka forma rozrodu jest typowa dla gatunków głębinowych i bytujących w wodach polarnych, gdzie warunki nie sprzyjają rozwojowi larw. Pierwsze osobniki, które rozpoczęły rozród mogą uwalniać do wody feromon, który daje sygnał innym osobnikom do rozpoczęcia rozrodu. U niektórych gatunków osobniki łączą się w pary. U innych natomiast samice gotowe do rozrodu wytwarzają substancje chemiczne dające sygnał samcom do uwolnienia nasienia.

Rozgwiazdy mogą rozmnażać się również bezpłciowo poprzez regenerację.

Dzielą one swoją tarczę centralną, ramiona z fragmentem tarczy lub same ramiona, a niekiedy wyłącznie fragment ramienia. Pojedyncze ramiona, które regenerują cały organizm nazywane są formą kometową, ze względu na swój kształt. Również larwy mogą rozmnażać się bezpłciowo poprzez regenerację lub pączkowanie. Ma to miejsce w przypadku dużej dostępności pokarmu. Regeneracja jest nie tylko formą rozmnażania bezpłciowego, ale służy ona również do odbudowywania utraconych części ciała podczas ataku drapieżnika lub ucieczki. Odrastanie może trwać od kilku tygodni do kilku lat. Oddzielona kończyna żyje z nagromadzonych składników odżywczych, dopóki nie odrodzi dysku i jamy ustnej i nie będzie mogła zdobywać pokarmu.

Układ naczyniowy

Układ naczyniowy rozgwiazdy jest układem hydraulicznym złożonym z sieci kanałów wypełnionych wodą morską i odpowiedzialny jest za ruch, przyczepność, chwytanie, przesuwanie pożywienia i wymianę gazową. Odpowiadają za to nóżki ambulakralne. Rozgwiazdy mogą poruszać się dwustronnie, szczególnie podczas polowania lub podczas ucieczki. Podczas pełzania niektóre ramiona działają jak ramiona prowadzące, podczas gdy inne podążają za nimi. Większość nie potrafi poruszać się szybko, ich standardowa prędkość to 15 cm/min, chociaż rozgwiazda słonecznikowa (P. helianthoides) porusza się z prędkością 3 m/min. Oprócz funkcji ruchu, nóżki ambulakralne działają jak skrzela. Wymiana gazowa odbywa się również przez skrzela skórne, które są wybrzuszeniami na grzbietowej powierzchni dysku i ramion.

Narządy zmysłów

Chociaż rozgwiazdy nie mają wielu dobrze zdefiniowanych narządów zmysłu, są wrażliwe na dotyk, światło, temperaturę, orientację i stan otaczającej ich wody. Nóżki ambulakralne, kolce i pedicellaria są wrażliwe na dotyk. Nóżki ambulakralne znajdujące się na końcach promieni są wrażliwe na chemikalia, umożliwiając rozgwiazdom wykrywanie źródeł zapachów, takich jak żywność. Na końcach ramion znajdują się kropki oczne, receptory zbudowane z 80–200 prostych ocelli, które odbierają bodźce świetlne. Wiele rozgwiazd posiada również pojedyncze komórki fotoreceptorów w innych częściach ciała. Ponieważ rozgwiazdy nie mają mózgu i scentralizowanego układu nerwowego nie mogą planować swoich działań. W przypadku, gdy jedno ramię wykryje atrakcyjny zapach, staje się ono dominujące i inicjuje ruch innych ramion w kierunku ofiary.

Strategie obronne i zagrożenia

Są one pokarmem dla innych gatunków rozgwiazd, krabów, ryb, mew czy też wydr morskich. Ich pierwszą linią obrony są saponiny (substancje chemiczne wytwarzane przez organizm) obecne w ścianach ciała, które mają nieprzyjemny smak. Niektóre rozgwiazdy, takie jak Astropecten polyacanthus, wytwarzają związki toksyczne, takie jak tetrodotoksyna, zaś Pteraster tesselatus wydziela duże ilości odstraszającego śluzu. Ich ciało chronione jest przez pancerz w postaci twardych płyt oraz mogą być na nim obecne kolce. Inne gatunki chronią wrażliwe nóżki ambulakralne i końce ramion wyścielając rowki kolcami. Niektóre gatunki cierpią z powodu wyniszczenia spowodowanego przez bakterie z rodzaju Vibrio. Sporadycznie pojawia się również bardziej wyniszczająca choroba, wirus SSaDV, powodująca masową śmiertelność wśród rozgwiazd, jak miało to miejsce w 2013 roku z populacją rozgwiazdy słonecznikowej. Wrażliwe są one także na zmiany temperatury.

Zagrożeniem jest również człowiek. Dzięki atrakcyjnemu, symetrycznemu kształtowi rozgwiazdy odgrywają rolę w literaturze, legendzie, designie i kulturze popularnej. Rozgwiazdy są zbierane z ich naturalnych siedlisk i sprzedawane turystom jako pamiątki czy ozdoby. Dotyczy to głównie karaibskiego gatunku Oreaster reticulatus, który zasiedla łatwo dostępne siedlisko i ma widoczne ubarwienie. Do połowy XX wieku gatunek ten był powszechny wzdłuż wybrzeży Indii Zachodnich, ale jego zbiory i handel znacznie zmniejszyły jego liczebność. W stanie Floryda O. reticulatus jest wymieniony jako zagrożony, a jego zbieranie jest nielegalne. Niemniej jednak nadal jest sprzedawany w całym swoim zakresie i poza nim. Podobne zjawisko występuje w Indo-Pacyfiku w przypadku rozgwiazdy Protoreaster nodosus.

Systematyka

W gromadzie Asteoidea wyodrębniono siedem obecnie żyjących rzędów: Brisingida, Forcipulatida, Notomyotida, Paxillosida, Spinulosida, Valvatida i Velatida oraz dwa wymarłe, Calliasterellidae i Trichasteropsida.

Brisingida

(2 rodziny, 17 rodzajów, 111 gatunków)

Mają mały, nieelastyczny dysk centralny i cienkie ramiona, a także pojedynczą serię płytek brzeżnych, połączony pierścień płytek tarczowych, zmniejszoną liczbę płytek grzbietowych, skrzyżowane pedicellaria i kilka serii długich kolców na ramionach. Żyją prawie wyłącznie w głębinowych siedliskach, chociaż kilka żyje w płytkich wodach na Antarktydzie. U niektórych gatunków nóżki ambulakralne mają zaokrąglone końce i brak przyssawek.

Forcipulatida

(6 rodzin, 63 rodzajów, 269 gatunków)

Mają charakterystyczne pedicellaria, składające się z krótkiej łodygi z trzema kostnymi kostkami. Zwykle mają wytrzymałe korpusy i nóżki ambulakralne z przyssawkami z płaskimi końcówkami, zazwyczaj rozmieszczonymi w czterech rzędach. Należą tu dobrze znane gatunki z regionów umiarkowanych, w tym rozgwiazdy z północnych wybrzeży Atlantyku i basenów skalnych, a także gatunki zimnowodne i głębinowe.

Notomyotida

(1 rodzina, 8 rodzajów, 75 gatunków)

Żyją w głębinach morskich i mają wyjątkowo elastyczne ramiona. Wewnętrzne powierzchnie ramion zawierają charakterystyczne podłużne opaski mięśniowe. U niektórych gatunków w nóżkach ambulakralnych brakuje przyssawek.

Paxillosida

(7 rodzin, 48 rodzajów, 372 gatunki)

Nie wysuwają żołądka podczas karmienia, nie mają odbytu i nie mają przyssawek na nóżkach ambulakralnych. Przeważnie zamieszkują miękkie dno piaszczyste lub błotniste.

Spinulosida

(1 rodzina, 8 rodzajów, 121 gatunków)

Większość nie ma pedicellarii i mają delikatny układ szkieletowy z małymi płytkami brzeżnymi na dysku i ramionach. Mają liczne grupy krótkich kolców na części grzbietowej.

Valvatida

(16 rodzin, 172 rodzaje, 695 gatunków)

Większość ma pięć ramion i dwa rzędy nóżek ambulakralnych z przyssawkami. Na ramionach i dysku widoczne są blaszki brzeżne. U niektórych osobników główne pedicellaria są podobne do zacisków i wpuszczone w płytki szkieletowe.

Velatida

(4 rodziny, 16 rodzajów, 138 gatunków)

Obejmuje głównie rozgwiazdy głębinowe i inne zimnowodne, często o globalnym zasięgu. Posiadają zazwyczaj 5 ramion, jednak mogą ich mieć od 5 do 15. Przeważnie mają słabo rozwinięte szkielety z grudkami szeroko rozmieszczonymi na części grzbietowej i kolczastymi pedicellariami.