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. Exerciții suplimentare pot fi accesate făcând clic pe linkurile din stânga. De asemenea, sunt disponibile un glosar și capitole despre consumabile și tehnici de laborator. Terminologia și filogenia utilizate în aceste exerciții corespund utilizării în manualul de Zoologie Nevertebrate de Ruppert, Fox și Barnes (2004). Înștiințările cu cratimă se referă la cifrele din manual. Înștiințările care nu sunt cratimate se referă la cifrele încorporate în exercițiu. Glosarul include termeni din acest manual, precum și exerciții de laborator.
sistematica
Arthropoda P
Arthropoda, de departe cel mai mare și mai divers taxon animal, include chelicerate, insecte, miriapode și crustacee, precum și mulți taxoni dispăruți, cum ar fi trilobitomorpha. Corpul segmentat poartă primitiv o pereche de anexe îmbinate pe fiecare segment. Epiderma secretă un exoschelet cuticular complex care trebuie să fie năpârlit pentru a permite creșterea dimensiunii. Artropodele existente prezintă o specializare regională în structura și funcția segmentelor și apendicelor, dar strămoșul avea probabil anexe similare pe toate segmentele. Corpul este de obicei împărțit într-un cap și trunchi, din care trunchiul este adesea împărțit în continuare în torace și abdomen.
intestinul este format din foregut, midgut și hindgut și extinde lungimea corpului de la gura anterioară la anusul posterior. Foregut și hindgut sunt invaginații epidermice, fiind derivate din stomodeul embrionar și proctodeum respectiv, și sunt căptușite de cuticule, la fel ca toate suprafețele epidermice ale artropodelor. Midgutul este endodermic și este responsabil pentru majoritatea secreției enzimatice, hidrolizei și absorbției.
celomul este redus la spații mici asociate cu gonadele și rinichii. Cavitatea funcțională a corpului este un hemocoel spațios împărțit de o diafragmă orizontală într-un sinus pericardic dorsal și un sinus perivisceral mult mai mare. Uneori există un mic sinus perineural ventral care înconjoară cordonul nervos ventral.
sistemul hemal include o inimă dorsală, contractilă, tubulară, ostiată, care pompează sângele către hemocoel. Organele excretoare variază în funcție de taxon și includ tubuli Malpighieni, nefridii saccate și nefrocite. Organele respiratorii variază, de asemenea, în funcție de taxon și includ multe tipuri de branhii, plămâni de carte și trahee.
sistemul nervos constă dintr-un creier dorsal, anterior, format din două sau trei perechi de ganglioni, conectivi circumenterici și un cordon nervos ventral asociat cu ganglioni segmentari și nervi periferici segmentari. Diferite grade de condensare și cephalizare se găsesc în diferiți taxoni.
dezvoltarea este derivată cu ouă centrolecitice și clivaj superficial. Există frecvent o larvă, deși dezvoltarea este directă în multe. Juvenilii trec printr-o serie de instari separați de năpârliri până la atingerea dimensiunii adulte și a stării de reproducere. În acest moment, mutarea și creșterea pot înceta sau continua, în funcție de taxon.
Mandibulata
Mandibulata este taxonul suror al lui Chelicerata și, în schimb, are antene pe primul segment al capului, mandibule pe al treilea și maxile pe al patrulea. Creierul este un syncerebrum cu trei perechi de ganglioni, mai degrabă decât cele două chelicerate. Mandibulatul ancestral avea probabil apendice birame și un intestin în formă de J, gură orientată spre posterior și o canelură alimentară ventrală. Cei doi taxoni mandibulați de cel mai înalt nivel sunt Crustacea și Traheata.
Crustacea sP
Crustacea este taxonul suror al traheei și este diferit prin faptul că are antene pe al doilea segment de cap, rezultând un total de 2 perechi, ceea ce este unic. Apendicele originale ale crustaceelor erau birame, dar membrele unirame sunt comune în taxonii derivați. Tagmatele originale erau cap, dar acesta a fost înlocuit cu cap, torace și abdomen sau cefalotorax și abdomen în mulți taxoni. Excreția se face prin una, uneori două perechi de nefridii saccate, iar respirația se realizează printr-o mare varietate de branhii, uneori de suprafața corpului. Nauplius este cea mai timpurie etapă de eclozare, iar ochiul naupliar este format din trei sau patru ocelli mediani.
Eucrustacea
Eucrustacea include toate crustaceele recente, cu excepția remipedelor. Taxonul se caracterizează printr-o tagmoză primară constând din căldură, torace și abdomen, deși starea derivată a cefalotoraxului și a abdomenului este mai frecventă. Opt este numărul maxim de segmente toracice.
Thoracopoda
în toracopodul ancestral, apendicele toracice erau apendicele turgorului utilizate pentru alimentarea în suspensie împreună cu o canelură de alimentare ventrală. Astfel de anexe și hrănire persistă în mai mulți taxoni recenți, dar au fost modificați în multe altele.
Phyllopodomorpha
ochii compuși sunt urmăriți primitiv, deși ochii sesili derivați apar la mulți taxoni.
Phyllopoda
Phyllopoda constă din aproximativ 800 de specii în patru taxoni superiori; „filopodanii mari” constând din Notostraca, Laevicaudata și Spinicaudata și Cladocera, care sunt „filopodanii mici”. Apendicele trunchiului sunt filopode și o carapace mare cuprinde o mare parte sau tot corpul. Filopodanii mari locuiesc de obicei în obiceiuri relictuale în care peștii sunt absenți, dar Cladoceranii nu prezintă astfel de restricții. Tagmatele sunt un cap, torace și abdomen redus. Abdomenul nu are anexe, dar are o furcă caudală posterioară pe telson. O canelură alimentară ventrală este de obicei prezentă și folosită în hrănire. Un așa-numit organ dorsal este prezent pe linia mediană dorsală a capului posterior.
Cladocera O
cele 11 familii de Cladocera conțin aproximativ 800 de specii de crustacee planctonice și bentonice în mare parte de apă dulce. Cladoceranii sau puricii de apă sunt crustacee acvatice mici (0,2-6 mm). Majoritatea locuiesc în ape dulci liniștite. Împreună cu rotiferele și copepodele, acestea reprezintă cea mai mare parte a zooplanctonului de apă dulce.
carapacea în majoritatea taxonilor este mare și bivalvată, astfel încât cuprinde tot corpul, cu excepția capului. Cei doi ochi compuși sunt topiți pe linia mediană. Un ochi naupliar este prezent prin viață. Corpul este comprimat lateral. A doua antenă mărită sunt organe locomotorii (înot), dar primele antene sunt vestigiale la femele și nu mult mai mari la bărbați. Toracele este scurt, cu doar patru până la șase segmente, iar abdomenul nu are anexe.
majoritatea sunt alimentatoare cu suspensie care consumă fitoplancton pe care îl filtrează din apă folosind seta apendicelor toracice. Câteva sunt carnivore pradă pe alte cladocerani.
Cladoceranii sunt parthenogenetici și pentru cea mai mare parte a anului populațiile constau în întregime din femele care se reproduc asexuat. Bărbații sunt rareori văzuți. Carapacea cuprinde o pungă de puiet în care embrionii sunt reținuți și are loc dezvoltarea directă. Pe măsură ce se apropie iarna (sau uneori vara), apar masculii și apare reproducerea sexuală și are ca rezultat producerea de ouă rezistente, supra-iernate. Astfel de ouă pot fi închise într-un ephippium purselike care se odihnește în sedimentul din fundul lacului sau iazului până când ouăle de odihnă eclozează în femele partenogenetice.
Anomopoda deci
Anomopodele au un trunchi scurt și carapace bivalve mari. Capul este extins dorsal și lateral pentru a forma un scut al capului. Dezvoltarea este directă și ouăle de odihnă sunt închise într-un ephippium.
specimene de laborator
un studiu al anatomiei cladocerane se poate baza pe specimene vii colectate cu remorci de plancton în lacuri sau iazuri locale sau pe culturi ieftine disponibile de la Carolina Biological sau Wards Natural Science. Daphnia magna este potrivită pentru acest scop. Este o specie foarte mare, așa cum merg cladoceranii, și una care este ușor de întreținut în culturile de laborator.
anatomie externă
așezați câteva daphnii într-un vas de cultură de 8 cm de apă de iaz și observați animalele folosind microscopul de disecție. Rețineți mișcarea caracteristică de înot sacadat. Aspectul neuniform al acestei mișcări este rezultatul existenței unei singure perechi de apendice locomotorii sau vâsle. Încercați să observați mișcarea celei de-a doua antene mari, care sunt apendicele de înot. Observarea poate fi îmbunătățită prin îndepărtarea majorității apei din vas, astfel încât animalele să fie imobilizate în filmul de suprafață pe fundul vasului.
capturați un individ cu o pipetă de plastic cu alezaj mare, luând act de acțiunea evazivă eficientă de care sunt capabile aceste animale. Pregătiți o montare umedă a unui singur specimen folosind un capac cu picioare de ceară. Din cauza grosimii acestor animale au nevoie de picioare groase pentru a sprijini coverslip. Așezați diapozitivul pe scena microscopului compus și examinați-l cu 40X și 100x după cum este necesar. Nu utilizați 400X decât dacă vi se spune în mod specific să faceți acest lucru.
Tagmata
corpul daphniei este comprimat lateral, o condiție care este exagerată de presiunea lamei de acoperire. Corpul este împărțit într-un cap anterior, un torace Mijlociu și un abdomen posterior (Fig.1, 19-15a). Toracele și abdomenul sunt închise în carapace, dar capul nu este și se extinde anterior în fața carapacei.
cap
capul cladoceran este îndoit ventral, iar cel al daphniei magna este rotunjit lin. La multe specii capătul anterior al capului este produs într-un proces sau coloana vertebrală a capului (Fig 19-15B), dar nu este în D. magna. Zona ventrală a capului daphniei este extinsă pentru a forma o tribună ascuțită (Fig.1). Capul este unit cu restul corpului dorsal, dar este separat de acesta ventral printr-o fisură profundă.
antenele mari biramoase sunt cea mai vizibilă caracteristică a capului și una apare pe fiecare parte aproape de mijlocul capului (Fig.1). A doua antenă constă dintr-un singur articol bazal, pedunculul, care este controlat de mușchi puternici. Mușchii sunt vizibili prin peretele transparent al corpului. Două rami apar de la capătul distal al pedunculului. În D. magna există patru articole în ramusul superior, iar ramusul inferior are trei.
cei doi rami poartă mari plumose natatory setae. Uită-te la setae cu putere mai mare și notează rândurile de mici setae aranjate pinnately pe setae mari. Rezultatul este asemănător cu pene, de unde și adjectivul, plumose, ca un pene. Antenele sunt vâsle, iar setele măresc suprafața în contact cu apa în timpul cursei de putere. În timpul accidentului de recuperare, acestea se prăbușesc și suprafața lor este redusă.
prima antenă feminină este foarte mică, dar probabil o puteți vedea doar posterior vârfului tribunei (Fig.1). Este mai mare la bărbați unde are o funcție senzorială, dar este foarte puțin probabil ca specimenul dvs. să fie mascul.
mandibulele sunt bine dezvoltate, deși nu sunt ușor evidente în monturi întregi. Fiecare este un oval lung cu dinți sclerotizați la capătul distal (Fig.1, 19-15a). Dinții mandibulei drepte și stângi se află pe ambele părți ale gurii la capătul posterior al capului.
primele maxile sunt foarte mici, iar a doua maxile sunt absente.
ochii compuși laterali asociați ai strămoșului (și embrionului) sunt fuzionați pe linia mediană a adulților pentru a forma un singur ochi compus median în interiorul capului. Este echipat cumușchii oculari și probabil îl veți vedea mișcându-se. Mușchii se extind posterior din ochi. De asemenea, puteți vedea grupul de lentile mici în jurul periferiei pigmentului negru din interiorul ochiului.
mulți cladocerani, inclusiv D. magna și D. pulex, au un singur, mic, median, ochi naupliar, sau ocellus, posterior și ventral la ochiul compus mult mai mare. Este încorporat în marginea creierului, care poate fi vizibil cu o reglare atentă a luminii și focalizare (Fig.1).
Figura 1 o daphnie Feminină. Redesenat de la Freeman & Bracegirdle (1971). Clad99L.gif
gura este localizată pe capul ventral și indică posterior, dar probabil că nu o veți vedea. Se află între cele două mandibule.
la unele specii o crestătură superficială, sinusul cervical, pe linia mediană dorsală separă capul de torace. Daphnia nu are sinus cervical. Unele specii au un organ dorsal în integumentul liniei mediane imediat posterior sinusului cervical, dar Daphnia nu.
Carapace
carapace este o enormă Dublă pliere a peretelui corpului care se extinde posterior și lateral de la segmentul capului posterior. A fost comparat cu o pelerină atașată doar la partea din spate a gâtului. În majoritatea cladoceranilor (anomopode și ctenopode) este o foaie mare, subțire, flexibilă pliată de-a lungul liniei mediane dorsale pentru a forma două supape, una de ambele părți ale animalului. Este comprimat lateral. În puținele onicopode și haplopode cladocerane se reduce la o pungă relativ mică de puiet și nu închide trunchiul (Fig.19-16a,B). Carapacea este închisă dorsal, dar ventral și posterior cele două supape se deschid pentru a permite intrarea și ieșirea curentului de alimentare (Fig.19-15b).
mulți cladocerani, inclusiv Daphnia magna, posedă o coloană apicală posterioară (= coloana carapacei) a cărei funcție poate fi de a interfera cu prădarea (Fig.1, 19-17b). Multe specii au, de asemenea, o coloană vertebrală pe cap, uneori una foarte mare. Cladoceranii planctonici sunt consumați de peștii zooplanctivori și de alte nevertebrate, în special larvele midge-ului fantomă, Chaoborus.
carapacea este transparentă și de obicei incoloră sau gălbuie. Majoritatea organelor interne, precum și apendicele toracice sunt vizibile prin pereții transparenți.
torace
toracele este imediat posterior capului și reprezintă cea mai mare parte a restului corpului. Este complet închis în carapace.
toracele din Daphnia poartă cinci perechi de toracopode birame, setose (= anexe toracice), ale căror vârfuri distale se pot extinde de la gura ventrală a carapacei (Fig.1). Patru dintre aceste anexe generează curentul de alimentare. Mișcările lor atrag apa din linia mediană ventrală printr-un filtru setal și lateral în spațiile dintre membrele din care iese lateral (Fig.19-12). Particulele alimentare sunt oprite de filtrul setal și reținute în canelura alimentară ventrală în care se deplasează anterior de la apendice la apendice până când ajung la gura direcționată posterior.
>1a. așezați o mică pată de vaselină în centrul unui vas de cultură uscat. Capturați un cladoceran cu o pipetă cu gaură mare și așezați-l lângă jeleu. Folosiți forcepsul fin pentru a împinge cladoceranul cu susul în jos în jeleu, fără a-l deteriora. Nu-l strângeți cu forcepsul. Sunt absolut intoleranți la a fi stoarși și îi va ucide. Este posibil să trebuiască să încercați acest lucru cu mai multe animale înainte de a avea succes.
când ați asigurat un cladoceran în jeleu, adăugați cu grijă apă de lac până când animalul este scufundat. Observați creatura cu capul în jos cu 40x a microscopului de disecție (Fig 19-15b). Acordați o atenție deosebită mișcării anexelor. Urmăriți a doua antenă. Uită-te prin gura ventrală a carapacei și urmărește toracopodele. Observați mișcările abdomenului. Așezați o picătură mică de suspensie de carmin în apă și urmăriți modelul de curgere al particulelor din curenții de înot și de alimentare. <
Abdomen
reluați studiul întregului dvs. număr. Posterior toracele se îngustează pentru a deveni abdomen (Fig.1). Abdomenul nu are anexe, dar este flexibil, muscular și foarte mobil. De obicei, este îndoit brusc înainte pentru a se băga sub torace, unde este complet închis în carapace.
anusul se deschide la vârful posterior al abdomenului. O pereche de gheare postabdominale se extinde posterior din abdomen. Abdomenul și ghearele sale sunt folosite pentru a curăța apendicele toracice și pentru a îndepărta blocajele, cum ar fi algele filamentoase, la aparatul de alimentare cu filtru. O pereche de plumose abdominale lungi se extinde de la marginea dorsală a abdomenului.
două procese abdominale lungi se extind dorsal de la marginea dorsală a abdomenului. Acestea funcționează ca uși pentru a închide punga de puiet și pentru a preveni eliberarea prematură a ouălor sau a puietului. Femela scade procesele abdominale atunci când dorește să-și evacueze puietul din cameră.
abdomenul poate fi îndreptat pentru a se extinde posterior de la carapace. Animalul pare să lovească când face acest lucru și, dacă specimenul dvs. este în viață, îl veți vedea fără îndoială făcând acest lucru.
sistemul Hemal
sistemul hemal constă dintr-o inimă, hemocoel și sânge. Hemocoelul este cavitatea corpului. Inima ovală scurtă este o caracteristică vizibilă a regiunii dorsale a toracelui anterior (Fig.1, 19-15a). Inima este înconjurată de hemocoel.
inima are o singură pereche de ostia, dar acestea pot să nu fie evidente. Nu sunt prezente vase de sânge. Contracțiile inimii forțează sângele anterior în hemocoelul capului din care curge posterior în torace prin trei canale hemocoelice. Cele două canale laterale servesc fiecare o parte a carapacei, în timp ce canalul median rulează ventral către intestin și dă ramuri apendicelor toracice. Carapacea este suprafața principală de schimb de gaze. Sângele revine la inimă din fiecare dintre aceste zone.
sistemul digestiv
intestinul în formă de C este ușor de văzut, cel puțin pentru o parte din lungimea sa, care se extinde de la gură, prin toracele dorsale, prin abdomen până la anus în apropierea capătului distal al abdomenului (Fig.1, 19-15a). Regiunile intestinului umplute cu alimente sunt ușor de văzut și sunt susceptibile de a fi verzi cu fitoplancton sau maro cu pelete cladoceran uscate. Regiunile care sunt goale sunt mai greu de văzut. O pereche de diverticule scurte, Ceca digestivă, apar din midgutul anterior și se extind în cap (Fig 1, 19-15a)
sistemul reproductiv
gonadele sunt tuburi lungi sau saci derivați din spații celomice care se extind cea mai mare parte a lungimii toracelui de ambele părți ale intestinului (Fig 1). Gonoductele se deschid spre exterior prin gonopori posteriori ultimei perechi de anexe toracice. La femele, ovarul se deschide dorsal, printr-un oviduct, în camera puietului. La bărbați, vasele deferente conduc la un gonopor ventral pe postabdomen.
cladoceranii femele au o pungă mare de puiet umplută cu apă situată posterior sub carapacea dorsală (Fig.1, 19-15a). Ouăle sunt extrudate aici din oviducte și clocite până când finalizează dezvoltarea embrionară și devin cladocerani juvenili. În acest moment sunt eliberați și încep o existență independentă. Punga de puiet a specimenului dvs. poate fi umplută cu ouă, embrioni sau tineri. Încercați să determinați care și să priviți exemplarele colegilor de clasă pentru a vedea alte etape ale istoriei vieții timpurii.
femelele produc două tipuri de ouă. Ouăle de vară au puțin gălbenuș și se dezvoltă partenogenetic, fără fertilizare. Ouăle de vară, de obicei numeroase, sunt transportate în camera puietului cel puțin până când eclozează și la unele specii până când sunt mature sexual și au pui proprii.
ouăle de odihnă, pe de altă parte, sunt foarte gălbenușoase și groase și sunt produse numai după fertilizare. Se produc doar două ouă de odihnă, câte unul din fiecare ovar. Aceste ouă sunt, de asemenea, eliberate în camera puietului, dar sunt fertilizate, în timp ce ouăle de vară nu au fost. Ouăle de iarnă, spre deosebire de cele de vară, nu sunt clocite, ci sunt eliberate rapid de femelă, fie închise într-un ephippium cuticular protector, fie goale, în funcție de taxon. Efippiul este eliberat atunci când femelele se mută. Ephipia se poate scufunda sau pluti, în funcție de specie. Ouăle de iarnă eclozează în primăvara următoare. Ouăle de iarnă eclozează întotdeauna în femele partenogenetice, adică femele care se reproduc fără fertilizare. În cele din urmă, după una sau mai multe generații de femele partenogenetice și ouăle lor de vară, masculii sunt produși și fertilizarea are loc pentru a produce o nouă generație de ouă de odihnă.
> 1b. dacă este disponibil, uitați-vă la diapozitivele întregi ale Daphnia ephippia (Fig 19-17a). Cele două ouă din fiecare trebuie să fie vizibile cu o iluminare adecvată. <
plancton de Apă Dulce
>1C. O colecție proaspătă de plancton dintr-un lac sau iaz local poate fi disponibilă în laborator. Dacă da, luați un mic vas din acesta la microscopul dvs. de disecție și examinați-l. Vedeți dacă puteți distinge între unele dintre speciile prezente. Utilizați o pipetă de plastic cu alezaj mare pentru a captura indivizi din diferite specii și pentru a le face umede pentru examinare cu microscopul compus. Colecția va include, de asemenea, copepode și o varietate de rotifere. Rotiferele sunt mult mai mici decât cladoceranii și copepodii și seamănă superficial cu protozoarele ciliate. Copepod nauplii va fi probabil prezent și el (Fig.19-8). <
Dodson SI, Frey DG . 1991. Cladocera și alte Branchiopoda în Thorp, J. H. & A. P. Covich (eds). Ecologia și clasificarea nevertebratelor de apă dulce din America de Nord. Academic Press, San Diego.
Freeman WH, Bracegirdle B. 1971. Un atlas al structurii nevertebratelor. Cărți Educaționale Hienemann, Londra. 129 pp.
Pennak RW. 1989. Nevertebrate de apă dulce din Statele Unite, ediția a 3-a. Wiley, New York.
Ruppert EE, Fox RS, Barnes RB. 2004. Zoologia nevertebratelor, o abordare evolutivă funcțională, ed.7. Brooks Cole Thomson, Belmont CA. 963 pp.
Consumabile
pipetă Pasteur din plastic cu alezaj mare (tăiați vârful unei pipete Pasteur din plastic standard)
farfurie de cultură de 6 cm
apa lacului
kituri de disecție cu ceară de albine, regulă centimetru
Microscoape de disecție
Microscoape compuse
vaselina
cultura daphnia
diapozitiv întreg de ephippia
carmin suspendarea