Stawonogi i kręgowce. Dwa różne przepisy na sukces.

Biosfera Ziemi pozostaje jedyną znaną. Człowiek jest zresztą, o czym chyba zbyt łatwo zapomina, naturalnym elementem tej misternej, pradawnej sieci. Bezsprzecznie otacza nas kosmos istot, jednak jego bogactwo i niewiarygodną wręcz złożoność dopiero zaczęliśmy poznawać. ^{[ 1 ]}. Zdumiewające, lecz nawet nie wiadomo z iloma gatunkami dzielimy planetę (zresztą z definicją gatunku też są problemy...). Szacuje się, że biosfera obejmuje od 2 do ponad 5 mln gatunków. ^{[ 2 ]} Interpretując rzeczywistość mamy kłopotliwą skłonność do postrzegania wybitnie subiektywnego, ogląd nasz skażony jest nie tylko filozofią antropocentryzmu, lecz także swoistym „ssakocentryzmem". Przywykliśmy uważać kręgowce za najwyższą ewolucyjnie formę życia na Ziemi, ale czy to stwierdzenie jest zasadne? Nawet po pobieżnym zaznajomieniu się z zagadnieniem można przyjąć, że Ziemia była i wciąż pozostaje planetą stawonogów (zwłaszcza owadów). W obliczu tego faktu nasza gatunkowa pycha, duma z owego sapiens, wydaje się ulotna, nikła, po prostu nie na miejscu. By uniknąć żmudnych analiz podam znaną nauce liczbę gatunków czterech gromad kręgowców ^{[ 3 ]}: płazy — od 4 tys. do 4700; gady — 6500 — 7800; ptaki — od 9 tys. do około 9200; ssaki — od 4500 do około 4630. ^{[ 4 ]} Okazuje się, że płazy i ssaki są taksonami porównywalnymi, a na lądzie triumfują ptaki. Od paleozoiku nieprzerwanie trwa, zaskakująca bogactwem przystosowań, radiacja stawonogów, ekspansja jest szczególnie wyraźna u chrząszczy. ^{[ 5 ]} Świat nigdy nie należał do kręgowców i raczej nigdy należeć nie będzie. Mimo, iż czas w którym żyjemy — kenozoik, precyzując holocen czwartorzędu — zwykło się określać jako erę ssaków, to sąd ten oparty jest na stereotypach, pozorach i antropocentryzmie. Jako gatunek ssaka należącego do grupy prymatów/naczelnych niestety nie możemy być obiektywni. „Era ssaków" brzmi ładnie, lecz uważam, że rzeczywistość lepiej oddaje zwrot „era chrząszczy". Jeśli za kryterium przyjmiemy różnorodność gatunkową, wówczas taka jest prawda. Rząd chrząszczy obejmuje około 300 tys. gatunków współczesnych ^{[ 6 ]}; tymczasem wszystkich zwierząt posiadających kręgosłup jest w najlepszym razie ponad 54 tys. gatunków. Relacja jest oczywista. Przy kręgowcach nawet wije przedstawiają się godnie — zaliczamy do nich około 7,5 tys. gatunków krocionogów (in. dwuparce), oraz około 3,5 tys. gatunków pareczników (m.in. skolopendry, drewniak).

Stawonogi i kręgowce. Pierwsza jednostka w randze typu, druga zwyczajowo stanowi jeden z trzech podtypów w obrębie typu strunowce. ^{[ 7 ]} Różnice między tymi zwierzętami są oczywiste, dotyczą właściwie każdego aspektu morfologii, reprezentują one bowiem odmienne, funkcjonujące według niezależnie powstałych wzorców i rozwiązań linie rozwojowe życia. A jednak można wskazać niebywale istotną cechę wspólną tych organizmów, mianowicie zarówno stawonogi jak i kręgowce zalicza się do organizmów celomatycznych (Celomata), tj. posiadających wtórną jamę ciała — celomę. ^{[ 8 ]} Stawonogi stanowią wyższą grupę pragębowców (in. pierwoustych; Protostomia). Pragęba zarodka w stadium tzw. gastruli przekształca się u nich w gębę osobnika dorosłego lub też gęba ostateczna powstaje na tym samym miejscu po zasklepieniu pragęby. Obok stawonogów do pierwoustych włącza się pierścienice, mięczaki i Onychophora. ^{[ 9 ]}Kręgowce natomiast to wtórnogębowce (in. wtórouste; Deuterostomia). W tym modelu rozwoju, w miejscu pragęby osobnik dorosły posiada odbyt, gęba ostateczna formuje się później, niezależnie. Inni przedstawiciele wtóroustych to szkarłupnie i półstrunowce. Trudno w to uwierzyć lecz szczyt rozwoju ssaki mają już za sobą; największą różnorodność gromada ta osiągnęła w eocenie trzeciorzędu ^{[ 10 ]}, od tamtych, odległych czasów liczba taksonów ^{[ 11 ]} ssaków dość równomiernie się zmniejsza. ^{[ 12 ]}

Najwyżej występującym (nie latającym) zwierzęciem lądowym jest stawonóg, konkretnie pająk Salcitidae, kanibal spotykany na skałach Mount Everestu na wysokości 6600 m. n.p.m., powyżej linii wiecznego śniegu; półtora kilometra ponad granicą bytu najbardziej wytrwałych roślin… Stawonogi są najbogatszym pod względem liczby przedstawicieli typem zwierzęcym, w 1986 r. ilość należących doń gatunków szacowano na 1,5 miliona (łącznie wije, skorupiaki, pajęczaki i owady). Swoją drogą, aż dziw, że z takiego bogactwa człowiek udomowił zaledwie kilka gatunków, najbardziej znane to pszczoła miodna i jedwabnik morwowy. ^{[ 13 ]} Jakakolwiek próba porównania kręgowców ze stawonogami sprawia niezmiennie, że te pierwsze prezentują się raczej skromnie…

Kręgowce i stawonogi uwidaczniają jak różnie, często dziwacznie, wręcz nieszablonowo natura potrafi rozwiązywać zbliżone problemy wynikające z cech środowiska, czy oddziaływania międzygatunkowego.

Nie sposób poruszyć w tej pracy wszystkich przystosowań, postaram się przedstawić te które uznałem za najistotniejsze. Zresztą jako autorowi przysługuje mi przywilej subiektywizmu.

Bezapelacyjnie stawonogi są mniejsze od przeważającej części zwierząt kręgowych i nie jest to bynajmniej wada, lecz kompromis osiągnięty w wyniku licznych prób ewolucji w przeszłości. Jako grupa archaiczna stawonogi znacznie wcześniej przeszły próbę wielkości, gigantomania kręgowców (powstawanie największych form) miała miejsce u schyłku mezozoiku oraz na przełomie trzeciorzędu i czwartorzędu. Niejako na pamiątkę mamy dziś — a nie w erze dinozaurów — najpotężniejsze zwierzę wszechczasów (płetwal błękitny) i największego drapieżcę (kaszalot zwany potwalem). Znamienne tylko, że są to akurat gatunki wtórnie przystosowane do środowiska wodnego. W toni można wykorzystać błogosławieństwa wynikające z prawa Archimedesa, na lądzie wszystkie prawdziwe olbrzymy nie przetrwały próby czasu. Duże stawonogi przyroda „testowała" w paleozoiku. Wspomnę nie istniejące już wielkoraki ^{[ 14 ]}, staroraki ^{[ 15 ]}, w osadach karbońskich odkryto pozostałości po ważkopodobnych owadach o rozpiętości skrzydeł sięgającej 1,15 metra (na ogół przyjmuje się 70 cm, czyli rozmiary mewy!), a w poszyciu paprociowych lasów pokarmu szukały dwumetrowe krocionogi…

Współcześni rekordziści:
- najdłuższy owad — patyczak singapurski, długość 27 cm (w spoczynku, z wyciągniętymi odnóżami 40 cm);
- rozpiętość skrzydeł — sówka brazylijska: 26 (27) cm, motyl atlas (Coscinocera herkules) do 35 cm;
- japoński krab głębinowy (Macrocheira kaempfferi) posiada szczypce o rozpiętości, bagatela, 5 metrów; jest to możliwe, gdyż na znacznych głębokościach woda po prostu jest nieruchoma, najmniejszy jej ruch, falowanie połamało by skorupiakowi odnóża.

Dzięki jakim adaptacjom kręgowce mogą być tak duże? Przyczyna leży w odmienności szkieletów. Ciało stawonogów okrywa chitynowy oskórek/kutykula, tworzący sztywny szkielet zewnętrzny będący zarazem miejscem przyczepu mięśni. Zawiera lipidy, proteiny i przede wszystkim polisacharyd — chitynę. Chityna (ściśle: 2-amino-2-deoksy-D-glukan), chemiczny krewny celulozy, jest plastyczną, niezwykle twardą, odporną organiczną substancją azotową (stąd tak wiele roślin owadożernych pokrywających w ten sposób niedobory azotu). Niestety wraz ze wzrostem rozmiarów staje się ona krucha! By mógł dokonać się wzrost konieczne są regularne linienia (wymiany oskórka); jętka przechodzi ich w cyklu rozwojowym, aż 40. Kręgowce mają wewnętrzny szkielet osiowy (chrzęstny lub kostny) złożony z czaszki i kręgosłupa. Małe rozmiary stawonogów wynikają też ze specyfiki ich układu krwionośnego. Jest on otwarty, po raz pierwszy w dziejach życia pojawia się w nim serce. ^{[ 16 ]}

[ 1 ] Chociaż zaskakuje nieco, że nadal właściwie nie istnieje ekologia grzybów i Prokaryota (organizmy bezjądrzaste)... Liczba gatunków grzybów występująca na całym świecie nie jest dokładnie znana. Do niedawna oceniano ją na 80 — 199 tys.; obecnie uważa się, że jest ich około 250 — 300 tys. gatunków.

[ 2 ] Niektóre środowiska naukowe prezentują pogląd, że na świecie funkcjonuje około 50 mln gatunków czyli, że gatunki dotychczas opisane stanowią tylko 5 procent organizmów żyjących.

[ 3 ] Świadomie pominąłem związane z hydrosferą ryby oraz mało znane krągłouste (in. smoczkouste) Cyclostomata. Szacunkowa liczba: krągłouste (24 gatunki minogów, 18 gatunków śluzic), ryby (do roku 1999 opisano 24 534 gatunki; ocenia się, że ich rzeczywista liczba wynosi 28 tys.)

[ 4 ] [za:] praca zbiorowa, Encyklopedia biologiczna. Wszystkie dziedziny nauk przyrodniczych, Kraków (dane z tomów wydanych w latach 1998-2000); Ochrona dzikich gatunków i ich siedlisk

[ 8 ] W przeciwieństwie do jamy pierwotnej (spotykana u tzw. obleńców oraz kolcogłowów) celoma posiada własny nabłonek powstający w rozwoju zarodkowym z trzeciego listka zarodkowego — mezodermy.

[ 9 ] Nieliczna grupa — około 70 gat. (dane z1986 r.) — robakowatych, segmentowanych organizmów lądowych; do niedawna mylnie traktowane jako ogniwo pośrednie między pierścienicami, a wijami.

[ 12 ] Od eocenu wymarło jedenaście rzędów ssaków, z tego tylko trzy w plejstocenie. Jedynym dzisiejszym rzędem, nie znanym z eocenu, są Hyracoidea — góralki. Prawdopodobne jest jednak, że po prostu nie odkryto jeszcze eoceńskich skamielin tych zwierząt.

[ 13 ] Gąsienica wytwarza kokon, który dostarcza od 800 do 1700 metrów cennej nici. Motyl ten hodowany jest w Chinach i na Półwyspie Indyjskim od około 6 tys. lat p.n.e. (źródła podają też, że nastąpiło to 4500 lat temu). Hodowlę jedwabników — także w Chinach — bardzo wcześnie połączono z hodowlą karpi, które karmiono pozostałościami larw. Już 2 tys. lat p.n.e. Chińczycy opanowali nawet sztuczny wylęg rybiej ikry. Obecnie jedwabnik morwowy nie występuje w stanie dzikim — w Europie podejmowane są próby aklimatyzacji 3 gatunków pokrewnych, tzw. jedwabników dębowych. Jeśli potraktować kwestię udomowienia (domestykacji) wnikliwie, wówczas okaże się, że nawet pszczoła jest „niezupełnie" udomowiona, tym samym prócz jedwabnika człowiek tak naprawdę nie udomowił żadnego innego gatunku owada (sic!).

[ 16 ] Schemat obiegu krwi stawonogów:
- hemolimfa (funkcyjny odpowiednik krwi kręgowców) wypływa z serca do aorty i tętnic;
- hemolimfa wylewa się do jamy ciała, gdzie obmywa narządy;
- poprzez aortę i tętnice powraca do serca.