Invertebrate Anatomy OnLine
Daphnia magna ©
Water Flea
19jun2006
Copyright 2000 by
Richard Fox
Lander University
Preface
This is one of many exercises available from Invertebrate Anatomy OnLine , an Internet laboratory manual for courses in Invertebrate Zoology. Dodatkowe ćwiczenia można uzyskać, klikając na linki po lewej stronie. Dostępne są również słowniczek i rozdziały dotyczące materiałów eksploatacyjnych i technik laboratoryjnych. Terminologia i filogeneza użyte w tych ćwiczeniach odpowiadają użyciu w podręczniku Zoologii Bezkręgowców Ruppert, Fox, and Barnes (2004). Objaśnienia z dzielonymi wyrazami odnoszą się do liczb w podręczniku. Objaśnienia, które nie są dzielone, odnoszą się do liczb osadzonych w ćwiczeniu. Słowniczek zawiera terminy z tego podręcznika oraz ćwiczenia laboratoryjne.
Systematyka
stawonóg p
stawonóg, zdecydowanie największy i najbardziej zróżnicowany takson zwierząt, obejmuje cheliceraty, owady, miriapody i skorupiaki, a także wiele wymarłych taksonów, takich jak Trilobitomorpha. Segmentowane ciało prymitywnie nosi parę połączonych wyrostków na każdym segmencie. Naskórek wydziela złożony egzoszkielet skórny, który musi być wylewany, aby umożliwić zwiększenie rozmiaru. Istniejące stawonogi wykazują regionalną specjalizację w budowie i funkcji segmentów i przydatków, ale przodek prawdopodobnie miał podobne przydatki na wszystkich segmentach. Ciało jest zazwyczaj podzielone na głowę i tułów, z których tułów jest często dalej podzielony na klatkę piersiową i brzuch.
jelito składa się z przedniego, środkowego i tylnego i rozciąga długość ciała od przedniej jamy ustnej do tylnego odbytu. Foregut i hindgut są inwazjami naskórka, pochodzącymi odpowiednio z embrionalnego stomodeum i proctodeum i są wyłożone naskórkiem, podobnie jak wszystkie powierzchnie naskórka stawonogów. Midgut jest endodermalny i odpowiada za większość wydzielania enzymów, hydrolizę i wchłanianie.
coelom jest zredukowany do małych przestrzeni związanych z gonadami i nerkami. Funkcjonalna jama ciała jest przestronnym hemocoelem podzielonym przez poziomą przeponę na grzbietową zatokę osierdziową i znacznie większą zatokę osierdziową. Czasami istnieje mała brzuszna zatok krocza otaczającego przewód nerwowy brzuszny.
układ hemalny zawiera grzbietowe, kurczliwe, rurkowe, ostiate serce, które pompuje krew do hemocoel. Narządy wydalnicze różnią się od taksonu i obejmują kanaliki Malpigiańskie, nefrydiowce sakkatowe i nefrocyty. Narządy oddechowe różnią się również taksonem i obejmują wiele rodzajów skrzeli, płuc książkowych i tracheae.
układ nerwowy składa się z grzbietowego, przedniego mózgu dwóch lub trzech par zwojów, połączeń obwodowych i sparowanego rdzenia nerwowego brzusznego z segmentowymi zwojami i segmentowymi nerwami obwodowymi. Różne stopnie kondensacji i cefalizacji występują w różnych taksonach.
rozwój pochodzi z jaj centrolecytalnych i powierzchownego rozszczepienia. Często występuje larwa, choć u wielu rozwój jest bezpośredni. Osobniki młodociane przechodzą przez szereg Szczecinek oddzielonych od siebie molami, aż do osiągnięcia wielkości dorosłego osobnika i stanu rozrodczego. W tym czasie linienie i wzrost mogą ustać lub kontynuować, w zależności od taksonu.
żuchwa
żuchwa jest taksonem siostrzanym chelicerata i ma czułki na pierwszym segmencie głowy, żuchwy na trzecim i szczęki na czwartym. Mózg jest syncerebrum z trzema parami zwojów, a nie dwoma cheliceratami. Żuchwa przodków prawdopodobnie miała wyrostki biramiczne i jelito w kształcie litery J, pysk tylny i brzuszny rowek pokarmowy. Dwa najwyższe taksony żuchwy to Crustacea i Tracheata.
Skorupiaki sP
skorupiaki są taksonem siostrzanym Tracheata i różnią się czułkami na drugim segmencie głowy, co daje w sumie 2 pary, co jest unikalne. Pierwotne wyrostki skorupiaków były biramiczne, ale kończyny nieramiczne są powszechne u taksonów pochodnych. Pierwotnymi tagmatami były głowa, ale w wielu taksonach zostały one zastąpione głową, klatką piersiową i brzuchem lub głowotułem i brzuchem. Wydalanie odbywa się przez jedną, czasami dwie pary nefrydiów workowatych, a oddychanie odbywa się przez wiele różnych skrzeli, czasami przez powierzchnię ciała. Nauplius jest najwcześniejszym stadium wylęgu, a oko naupliar składa się z trzech lub czterech środkowych ocelli.
Eucrustacea
eucrustacea obejmuje wszystkie ostatnie skorupiaki z wyjątkiem remipedes. Takson charakteryzuje się pierwotną tagmosis składającą się z ciepła, klatki piersiowej i brzucha, chociaż pochodzący stan cephalothorax i brzucha jest bardziej powszechne. Osiem to maksymalna liczba segmentów klatki piersiowej.
Thoracopoda
u przodków thoracopoda wyrostki piersiowe były wyrostkami turgorowymi stosowanymi do karmienia zawiesinowego w połączeniu z brzusznym rowkiem pokarmowym. Takie przydatki i żerowanie utrzymują się u kilku niedawnych taksonów, ale zostały zmodyfikowane u wielu innych.
Phyllopodomorpha
oczy złożone są łodyżkowane prymitywnie, chociaż u wielu taksonów występują Oczy osiadłe.
Phyllopoda
Phyllopoda obejmuje około 800 gatunków w czterech wyższych taksonach; „Duże phyllopoda” składające się z Notostraca, Laevicaudata, Spinicaudata i Cladocera, które są „małymi phyllopoda”. Wyrostki tułowia są filopodami, a duży karapaks otacza dużą lub całą część ciała. Duże fillopody zazwyczaj zamieszkują reliktowe zwyczaje, w których ryby są nieobecne, ale Kladocerany nie wykazują takich ograniczeń. Tagmata to głowa, klatka piersiowa i zredukowany brzuch. Brzuch pozbawiony przydatków, ale ma tylną furkę ogonową na telsonie. W żywieniu zwykle występuje brzuszny rowek pokarmowy i wykorzystywany jest do karmienia. Na grzbietowej linii środkowej tylnej głowy występuje tzw. narząd grzbietowy.
Cladocera O
11 rodzin Cladocera zawiera około 800 gatunków głównie Słodkowodnych skorupiaków planktonowych i bentosowych. Cladocerans, czyli pchły wodne, to małe (0,2-6 mm) Skorupiaki wodne. Większość zamieszkuje spokojne wody słodkie. Wraz z rotiferami i widłonogami stanowią większość słodkowodnego zooplanktonu.
karapaks u większości taksonów jest duży i dwuskorupowy, więc obejmuje całe ciało z wyjątkiem głowy. Dwa oczy złożone są zrośnięte na linii środkowej. Naupliar oko jest obecny przez życie. Ciało jest ściśnięte bocznie. Powiększone drugie anteny są narządami lokomotorycznymi (pływającymi), ale pierwsze anteny są szczątkowe u samic i niewiele większe u samców. Klatka piersiowa jest krótka z zaledwie czterema do sześciu segmentami, a brzuch pozbawiony jest przydatków.
większość z nich to podajniki zawiesinowe, które zużywają fitoplankton, który filtrują z wody za pomocą seta wyrostków piersiowych. Nieliczne są mięsożercami żerującymi na innych kladoceranach.
Kladocerany są partenogenetyczne i przez większość roku populacje składają się wyłącznie z samic, które rozmnażają się bezpłciowo. Samce są rzadko spotykane. Karapaks otacza woreczek zarodkowy, w którym zatrzymuje się zarodki i następuje bezpośredni rozwój. W miarę zbliżania się zimy (lub czasami lata) pojawiają się samce i następuje rozmnażanie płciowe, co skutkuje wytwarzaniem odpornych, zimujących jaj. Jaja takie mogą być zamknięte w torebce ephippium, która spoczywa w osadach na dnie jeziora lub stawu, dopóki jaja spoczynkowe nie wylęgną się do partenogenetycznych samic.
Anomopoda więc
Anomopoda mają krótki tułów i duży karapaks dwubarwny. Głowa jest rozszerzona grzbietowo i bocznie tworząc tarczę głowy. Rozwój jest bezpośredni, a jaja spoczynkowe zamknięte są w ephippium.
próbki laboratoryjne
badanie anatomii kladoceranu może być oparte na żywych okazach zebranych z planktonem w lokalnych jeziorach lub stawach lub na niedrogich kulturach dostępnych w Carolina Biological lub oddziałach przyrodniczych. Daphnia magna doskonale nadaje się do tego celu. Jest to bardzo duży gatunek, jak cladocerans iść, i jeden, który jest łatwy do utrzymania w kulturach laboratoryjnych.
Anatomia zewnętrzna
umieść kilka rozwielitek w 8-cm naczyniu hodowlanym pondwater i obserwuj zwierzęta za pomocą mikroskopu rozbiorowego. Zwróć uwagę na charakterystyczny szarpany ruch pływacki. Nierówny wygląd tego ruchu jest wynikiem istnienia tylko jednej pary wyrostków lokomotorycznych, czyli wioseł. Spróbuj obserwować ruch dużych drugich anten, które są przydatkami do pływania. Obserwację można poprawić poprzez usunięcie większości wody z naczynia, tak aby zwierzęta były unieruchomione w folii powierzchniowej na dnie naczynia.
Uchwyć osobę za pomocą plastikowej pipety o dużym otworze, biorąc pod uwagę skuteczne działanie wymijające, do którego są zdolne te zwierzęta. Przygotuj mokre mocowanie pojedynczej próbki za pomocą coverslip z woskowymi stopami. Ze względu na grubość tych zwierząt wymagają grubych stóp do podtrzymywania pokryw. Umieść szkiełko na scenie mikroskopu złożonego i zbadaj je 40X i 100X w razie potrzeby. Nie stosować leku 400X, chyba że zostanie to wyraźnie wskazane.
Tagmata
Ciało dzieli się na przednią głowę, środkową klatkę piersiową i tylny brzuch (ryc. 1, 19-15A). Klatka piersiowa i brzuch są zamknięte w karapaksie, ale głowa nie jest i rozciąga się przednio przed karapaksem.
Głowa
Głowa kladoceranu jest wygięta brzusznie, a głowa Daphnia magna jest gładko zaokrąglona. U wielu gatunków przedni koniec głowy jest wytwarzany w procesie lub kręgosłupie głowy (Fig. Obszar brzuszny głowy rozwielitki jest rozszerzony, tworząc spiczastą rostrum (ryc. 1). Głowa połączona jest z resztą ciała grzbietowo, ale oddzielona jest od niej brzusznie głębokim rozszczepem.
duża biramiczna druga antena jest najbardziej widoczną cechą głowy i jedna powstaje z każdej strony w pobliżu środka głowy (Rys. 1). Druga antena składa się z pojedynczego podstawowego artykułu, szypułki, która jest kontrolowana przez potężne mięśnie. Mięśnie są widoczne przez przezroczystą ścianę ciała. Dwa rami powstają z dystalnego końca szypułki. W D. magna występują cztery artykuły w górnym ramusie, a w dolnym ramusie trzy.
dwa rami mają duże upierzenie. Spójrz na setae z większą mocą i zwróć uwagę na rzędy małych pinnately ułożonych setae na dużych setae. Wynik jest podobny do pióropusza, stąd przymiotnik, pióropusz, jak pióropusz. Anteny są wiosłami, a setae zwiększają powierzchnię w kontakcie z wodą podczas skoku mocy. Podczas udaru odzyskiwania zapadają się, a ich powierzchnia jest zmniejszona.
żeńska pierwsza antena jest bardzo mała, ale prawdopodobnie można ją zobaczyć tuż przed końcem rostrum (Rys. 1). Jest większy u samców, gdzie pełni funkcję zmysłową, ale jest bardzo mało prawdopodobne, aby okaz był samcem.
żuchwy są dobrze rozwinięte, choć nie widać ich w całości. Każdy z nich jest długi owal ze sklerotyzowanymi zębami na dalszym końcu (ryc. 1, 19-15A). Zęby żuchwy prawej i lewej leżą po obu stronach jamy ustnej na tylnym końcu głowy.
pierwsze szczęki są bardzo małe, a drugie brak.
sparowane boczne oczy złożone przodka (i zarodka) są połączone na linii środkowej dorosłych, tworząc pojedyncze środkowe oko złożone we wnętrzu głowy. Jest wyposażony w mięśnie gałek ocznych i prawdopodobnie zobaczysz, jak się porusza. Mięśnie rozciągają się tylnie od oka. Można również zobaczyć skupisko małych soczewek wokół obrzeża czarnego pigmentu we wnętrzu oka.
wiele kladoceranów, w tym D. magna i D. pulex, mają pojedyncze, małe, środkowe, naupliarne oko lub ocellus, tylne i brzuszne do znacznie większego oka złożonego. Jest on osadzony w krawędzi mózgu, która może być widoczna przy uważnej regulacji i ogniskowaniu światła (ryc. 1).
Rys. 1 kobieta Rozwielitka. Redrawn from Freeman & Bracegirdle (1971). Clad99L.gif
usta znajdują się na głowicy brzusznej i punktują tylnie, ale prawdopodobnie go nie zobaczysz. Leży pomiędzy dwoma żuchwami.
u niektórych gatunków płytkie wycięcie, Zatoka szyjna, na grzbietowej linii środkowej oddziela głowę od klatki piersiowej. Rozwielitka nie ma zatoki szyjnej. Niektóre gatunki mają narząd grzbietowy w obrębie linii środkowej bezpośrednio do zatoki szyjnej, ale Daphnia nie.
karapaks
karapaks jest ogromnym podwójnym fałdem ściany ciała rozciągającym się tylnie i bocznie od segmentu głowicy posteriormost. Porównywano ją do peleryny przymocowanej tylko do tyłu szyi. U większości kladoceranów (anomopodów i ctenopodów) jest to duża, cienka, elastyczna blaszka złożona wzdłuż grzbietowej linii środkowej tworząc dwa zawory, po jednym po obu stronach zwierzęcia. Jest ściśnięty bocznie. U nielicznych kladoceranów onychopodów i haplopodów zredukowany jest do stosunkowo niewielkiej torebki lęgowej i nie otacza tułowia (rys. 19-16A, B). Karapaks jest zamknięty grzbietowo, ale brzusznie i tylnie, aby umożliwić wejście i wyjście prądu zasilającego (Fig.
wiele Kladoceranów, w tym Daphnia magna, posiada tylny grzbiet wierzchołkowy (= grzbiet karapaksu), którego funkcją może być zakłócanie drapieżnictwa (Fig.1, 19-17b). Wiele gatunków ma również kręgosłup na głowie, czasami bardzo duży. Kladocerany planktonowe są spożywane przez zooplanktonożerne ryby i inne bezkręgowce, zwłaszcza larwy Midge phantom, Chaoborus.
karapaks jest przezroczysty i zwykle bezbarwny lub żółtawy. Większość narządów wewnętrznych, a także wyrostki klatki piersiowej są widoczne przez przezroczyste ściany.
Klatka piersiowa
Klatka piersiowa jest bezpośrednio tylna do głowy i stanowi większość pozostałej części ciała. Jest całkowicie zamknięty w karapaksie.
Klatka piersiowa w Rozwielitkach nosi pięć par biramicznych, setose thoracopods (= thoracic appendages), których dystalne końce mogą rozciągać się od brzusznego gape karapaksu (ryc. 1). Cztery z tych przydatków generują prąd karmienia. Ich ruchy pobierają wodę z brzusznej linii środkowej przez filtr ustawiony i bocznie do przestrzeni między kończynami, z których wychodzi bocznie (ryc. 19-12). Cząstki pokarmu są zatrzymywane przez filtr setalny i zatrzymywane w brzusznym rowku pokarmowym, w którym poruszają się przednio od wyrostka do wyrostka, aż dotrą do tylnie skierowanego pyska.
>1a. umieść niewielką kroplę wazeliny w środku suchego naczynia hodowlanego. Uchwycić kladoceran za pomocą pipety o dużym otworze i umieścić go obok galaretki. Użyj drobnych kleszczy, aby wepchnąć cladoceran do góry nogami do galaretki, nie uszkadzając jej. Nie ściskać kleszczami. Są absolutnie nietolerancyjni wobec bycia ściśniętym i to ich zabije. Być może będziesz musiał spróbować tego z kilkoma zwierzętami, zanim odniesiesz sukces.
po zabezpieczeniu kladoceranu w galarecie, ostrożnie dodaj wodę z jeziora, aż zwierzę zanurzy się. Obserwuj odwrócone stworzenie za pomocą 40x mikroskopu rozbiorowego (rys. 19-15B). Zwróć szczególną uwagę na ruch przydatków. Obserwuj drugą antenę. Spójrz przez otwór brzuszny karapaksu i obserwuj torakopody. Obserwuj ruchy brzucha. Umieść małą kroplę Karminowej zawiesiny w wodzie i obserwuj wzór przepływu cząstek w prądach pływających i zasilających. <
Tylna Klatka piersiowa zwęża się, aby stać się brzuchem (ryc. 1). Brzuch nie ma przydatków, ale jest elastyczny, muskularny i bardzo mobilny. Zwykle jest wygięty Ostro do przodu, aby schować się pod klatką piersiową, gdzie jest całkowicie zamknięty w karapaksie.
Odbyt otwiera się na tylnym końcu brzucha. Para pazurów postabdominalnych rozciąga się tylnie od brzucha. Brzuch i jego pazury są używane do czyszczenia przydatków piersiowych i usuwania blokad, takich jak glony nitkowate, do aparatu zasilającego filtr. Para długich upierzonych Szczecinek brzusznych rozciąga się od grzbietowego brzegu brzucha.
dwa długie procesy brzuszne rozciągają się grzbietowo od grzbietowego brzegu brzucha. Działają one jako drzwi zamykające torebkę lęgową i zapobiegające przedwczesnemu uwolnieniu jaj lub piskląt. Samica obniża procesy brzuszne, gdy chce wypędzić potomstwo z komory.
brzuch można wyprostować, aby wysunąć tylnie od karapaksu. Zwierzę wydaje się kopać, gdy to robi, a jeśli twój okaz żyje, bez wątpienia zobaczysz, jak to robi.
układ Hemalny
układ hemalny składa się z serca, hemocoelu i krwi. Hemocoel jest jamą ciała. Krótkie owalne serce jest widoczną cechą grzbietowego obszaru przedniej klatki piersiowej (ryc. 1, 19-15A). Serce jest otoczone hemocoel.
serce ma jedną parę Ostii, ale mogą one nie być widoczne. Brak naczyń krwionośnych. Skurcze serca zmuszają krew przednio do hemocoel głowy, z której wypływa tylnie do klatki piersiowej trzema kanałami hemocoelicznymi. Dwa kanały boczne służą po jednej stronie karapaksu, podczas gdy kanał środkowy biegnie brzusznie do jelita i wydziela gałęzie do wyrostków piersiowych. Karapaks jest główną powierzchnią wymiany gazowej. Krew wraca do serca z każdego z tych obszarów.
układ trawienny
jelito w kształcie litery C jest łatwe do zauważenia, przynajmniej na części swojej długości, rozciągające się od jamy ustnej, przez grzbietową klatkę piersiową, przez brzuch do odbytu w pobliżu dystalnego końca brzucha (ryc. 1, 19-15A). Obszary jelita wypełnione pokarmem są łatwo widoczne i prawdopodobnie są zielone z fitoplanktonem lub brązowe z suszonymi granulkami kladoceranu. Regiony, które są puste, są trudniejsze do zobaczenia. 1, 19-15A)
układ rozrodczy
gonady są długimi rurkami lub workami pochodzącymi z przestrzeni koelomicznych rozciągających się przez większość długości klatki piersiowej po obu stronach jelita (ryc. 1). Gonodukty otwierają się na zewnątrz poprzez gonopory tylne do ostatniej pary wyrostków piersiowych. U samic jajnik otwiera się grzbietowo, poprzez jajowód, do komory rozrodczej. U samców nasieniowód prowadzi do gonoporu brzusznego na postabdomenie.
samice kladoceranów mają dużą wypełnioną wodą torebkę lęgową umieszczoną tylnie pod grzbietowym karapaksem (Fig.1, 19-15A). Jaja są tu wytłaczane z jajowodów i rozmnażane, aż do zakończenia rozwoju embrionalnego i stają się młodocianymi kladoceranami. W tym czasie zostają uwolnieni i rozpoczynają niezależną egzystencję. Woreczek zarodkowy okazu może być wypełniony jajami, zarodkami lub młodocianymi. Spróbuj określić, które i spójrz na okazy swoich kolegów z klasy, aby zobaczyć inne wczesne etapy historii życia.
samice składają dwa rodzaje jaj. Jaja letnie mają mało żółtka i rozwijają się partenogenetycznie, bez zapłodnienia. Jaja letnie, Zwykle liczne, są noszone w komorze lęgowej przynajmniej do momentu wylęgu, a u niektórych gatunków do momentu, gdy dojrzeją płciowo i mają własne Młode.
jaja spoczynkowe są natomiast bardzo żółtawe i gęsto łuskane i powstają dopiero po zapłodnieniu. Produkowane są tylko dwa jaja spoczynkowe, po jednym z każdego jajnika. Jaja te są również uwalniane do komory lęgowej, ale są zapłodnione, podczas gdy jaja letnie nie były. Jaja zimowe, w przeciwieństwie do jaj letnich, nie są wysiadywane, lecz są szybko uwalniane przez samicę, albo zamknięte w ochronnym ephippium, albo nagie, w zależności od taksonu. Ephippium jest uwalniane, gdy samica się linie. Ephippia może tonąć lub unosić się, w zależności od gatunku. Jaja zimowe wykluwają się wiosną następnego roku. Zimowe jaja wylęgają się zawsze w partenogenetycznych samicach, tj. samicach rozmnażających się bez zapłodnienia. Ostatecznie, po jednym lub kilku pokoleniach partenogenetycznych samic i ich letnich jaj, samce są produkowane i zapłodnienie następuje do wytworzenia nowej generacji odpoczywających jaj.
> 1b. jeśli jest dostępny, spójrz na całe slajdy Daphnia ephippia (rys. 19-17a). Dwa jaja w każdym powinny być widoczne z odpowiednim oświetleniem. <
Plankton słodkowodny
>1c. Świeże zbiory planktonu z lokalnego jeziora lub stawu mogą być dostępne w laboratorium. Jeśli tak, weź małe naczynie z nim do mikroskopu i zbadać go. Sprawdź, czy potrafisz rozróżnić niektóre z obecnych gatunków. Użyj plastikowej pipety o dużym otworze, aby uchwycić osobniki różnych gatunków i zrobić z nich mokre końce do badania za pomocą mikroskopu złożonego. W kolekcji znajdą się również widłonogi i różne rotifery. Rotifery są znacznie mniejsze od kladoceranów i widłonogów i powierzchownie przypominają ciliate pierwotniaki. Copepod nauplii będzie prawdopodobnie obecny również (rys. 19-8). <
1991. Cladocera and other Branchiopoda in Thorp, J. H. & A. P. Covich (eds). Ekologia i klasyfikacja północnoamerykańskich Słodkowodnych bezkręgowców. Academic Press, San Diego.
Freeman WH, Bracegirdle B. 1971. Atlas struktury bezkręgowców. Hienemann Educational Books, Londyn. S. 129
1989. Słodkowodne Bezkręgowce Stanów Zjednoczonych, 3 rd ed. Wiley, Nowy Jork.
Ruppert EE, Fox RS, Barnes RB. 2004. Invertebrate Zoology, a functional evolutionary approach, 7 th ed. Brooks Cole Thomson, Belmont CA. 963 str.
dostawy
Plastikowa pipeta Pasteura o dużym otworze (odetnij końcówkę standardowej plastikowej pipety Pasteura)
naczynie do hodowli 6 cm
wody jeziora
zestawy do sekcji z woskiem pszczelym, reguła centymetrów
mikroskopy do sekcji
mikroskopy złożone
petroleum jelly
Daphnia kultura
wholemount slajd ephippia
Carmine zawieszenie