Stawonogi i kręgowce. Dwa różne przepisy na sukces.

Rozwiązaniem działającym tylko w wodzie są narządy elektryczne używane głownie do obrony, ale i ataku oraz orientacji (różnice potencjałów, zakłócenia pola bioelektrycznego). Posiadały je już sylurskie Ostracodermi (bezszczękowce pancerne), przed 435-395 milionami lat. Największą mocą dysponują dziś: węgorz elektryczny (napięcie 300-600 V przy natężeniu poniżej 1 A) z dorzecza Amazonki i Orinoko, sum elektryczny (250 V) z rzek Afryki tropikalnej oraz drętwa (220 V) zamieszkująca oceany i morza pełnosłone. Gatunki wód śródlądowych wytwarzają większe napięcie z prozaicznej przyczyny — woda słodka jest gorszym przewodnikiem. Ryby są też nie tylko jedynymi kręgowcami, ale i jedynymi zwierzętami, które weszły w symbiozę z organizmami prokariotycznymi. Efektem tej relacji między tak skrajnymi organizmami jest około 250 gatunków ryb posiadających narządy świetlne, w których przechowują bakterie luminescencyjne; wiele stawonogów, np. krewetki głębinowe, świetliki, osiągnęły podobny rezultat lecz nieco inną drogą.

Przyroda stosuje dwa podstawowe rozwiązania narządu wzroku — oko złożone (domena stawonogów) i soczewkowe (np. kręgowce). Świat postrzegany przez stawonoga prezentuje się zupełnie inaczej, np. pszczoły nie dość, że widzą w ultrafiolecie (UV) to jeszcze, w pochmurne dni, mogą orientować się według Słońca, ponieważ są wrażliwe na polaryzację światła. Modliszki, dzięki m.in. wyjątkowej u owadów zdolności do obracania głowy względem tułowia, spoglądają na potencjalną ofiarę przestrzennie. Oko ważki tworzy 30 tysięcy oczu prostych, analizą bodźców wzrokowych zajmuje się 80 procent obszaru mózgu. Obracając głowę nawet o 180 stopni, ów zdumiewający owad postrzega świat z prędkością 100 obrazów/sek. (człowiek odp. 24). ^{[ 28 ]} Niezwykłe są oczy morskich skorupiaków — rawek (rząd ustonogich, Stomatopoda). Pośrodku oka mają lekkie przewężenie z inaczej ustawionymi ommatidiami (rak rzeczny posiada ich 20 tysięcy w oku). Są one skierowane nie prostopadle względem gałki, lecz rozbieżnie, na te same pola widzenia (szerokość kątowa do 30 stopni), stąd każde oko (nawet osobno!) widzi stereoskopowo.

TYPY CZOPKÓW

(receptory wrażliwe na barwy)

Zarówno w wodzie jak i na lądzie przyroda prezentuje całą gamę technik rozmnażania. Kręgowce w przeciwieństwie do stawonogów przechodzą zazwyczaj rozwój prosty (wyj. płazy i krągłouste), czyli nie posiadają form larwalnych. U form rozdzielnopłciowych problemem jest znalezienie partnera. Stawonogi lądowe odnajdują się np. dzięki feromonom — samiec jedwabnika lokalizuje samicę z odległości 11 kilometrów ponieważ jest wrażliwy wyłącznie na jeden zapach: feromon płciowy o nazwie bombykol. Szereg gatunków (tu prym wiodą ptaki) opracował skomplikowane wzorce zachowań, wabiki seksualne (szata godowa samca, pieśni itp.). W wodzie często zamiast poszukiwać co jakiś czas „drugiej połówki" lepiej jest trzymać się raz znalezionego partnera, np. samce matronicy Holboella (Ceratis holboelli) pasożytują na samicy redukując znacznie wszystkie narządy prócz układu rozrodczego. On jest tu zwykle 10-70 razy mniejszy i milion razy lżejszy od swej karmicielki (nie przekracza 10 cm długości). U ryb powszechne jest obojnactwo (hermafrodytyzm); Serranellus subligarius, ryba koralowa(spotykana m.in. w łańcuchu Key u wybrzeży Florydy) potrafi zmienić płeć dosłownie w ciągu sekund; ten sam osobnik może przystąpić do tarła dwukrotnie, raz jako samiec, raz jako samica. W przypadku braku partnera składa ikrę i zapładnia ją własnym nasieniem!

Protogynia jest to proces zmiany płci jednego i tego samego zwierzęcia w ciągu jego życia; np. duży strzępiel granik itajara (Epinephelus itajara) dojrzewając jest samcem, w wieku lat 5-10 przeistacza się w samicę. U zwierząt występuje też partenogeneza (kłania się wiecznie młoda Seksmisja z 1983 r.), modelowym przykładem są tu mszyce, lecz stosują ją także m.in. chrząszcze (np. opuchlak z ryjkowcowatych), płazy.

Neotenia (osiągnięcie dojrzałości w stanie larwalnym) jest częsta u płazów — w ten sposób rozmnażają się np. niektóre populacje traszki górskiej bośniackiej (T.a. reiseri) z Czarnogóry, aczkolwiek na ogół wymienia się dwa gatunki: odmieńca jaskiniowego (Proteus anguinus) — 50 stanowisk na terenie byłej Jugosławii, jedno izolowane we Włoszech — i aksolotla (neoteniczna forma Ambystoma mexicanum, pełne przeobrażenie w warunkach sztucznych następuje po podaniu hormonu tyroksyny).

W realiach środowisk lądowych trzeba było zrezygnować z zapłodnienia zewnętrznego (przetrwało jedynie u płazów) ^{[ 29 ]}, powstały rozmaite struktury służące dostarczeniu nasienia samca do narządów rozrodczych samicy — zapłodnienie wewnętrzne. U stawonogów są to pokładełka i inne twory, gady (prócz hatterii, in. tuatary) wykształciły z grzbietowej ściany kloaki penisa. Gady są więc pierwszymi przedstawicielami nowej, prężnej grupy kręgowców — owodniowców, inicjując uniezależnienie rozwoju od środowiska wodnego. U samic owodniowców moczowody pierwotne zanikają, u samców zaś przejmują funkcje nasieniowodów. Gady i ptaki (a także owady) składają jaja wielożółtkowe (in. polilecytalne), okryte skórzastą, pergaminową błoną, często przesyconą związkami wapnia. Niemożliwa jest więc wymiana materii między zarodkiem, a jego otoczeniem (konieczność gromadzenia metabolitów) oraz oddychanie tlenem rozpuszczonym w wodzie. Wśród ssaków jako jedyne jajorodne są reliktowe stekowce, gdzie zapłodnione jajo otaczane jest skorupką w macicy i znoszone po dwóch tygodniach. Do rzędu tego należą zaledwie trzy żyjące gatunki, endemity z Australii i Nowej Gwinei, czyli dziobak, prakolczatka (zagrożona), kolczatka. U torbaczy skorupka nie powstaje stąd młode rodzi się w stadium embrionu i kontynuuje rozwój w torbie będącej niejako zewnętrzną macicą, przyssane do sutków gruczołów mlecznych. Opos wirginijski (przedstawiciel dydelfów amerykańskich Didelphidae) może mieć jednorazowo, aż 22 młode posiadając tylko 10 sutków; przeżywają wyłącznie te, które do nich dotrą.

Główną tendencją w ewolucji łożyskowców było wydłużenie okresu ciąży, tym samym osiągnięcie przez płód większej dojrzałości (wada — zazwyczaj mniej młodych w miocie). U wyższych owodniowców opieka nad potomstwem staje się przeważającą normą, podczas, gdy u stawonogów jest raczej rzadkością. ^{[ 30 ]}

Sukces stawonogów, szczególnie owadów, kojarzy się powszechnie z rozwojem roślin kwiatowych. Tymczasem w 1996 r. znaleziono na szczątkach skamieniałej paproci drzewiastej sprzed 302 milionów lat mięsiste wyrośla przypominające współczesne galasy (zgrubienia wytwarzane przez roślinę w reakcji na ingerencję pewnych roślinożernych insektów). Odkrycie jest dyskusyjne sugeruje bowiem, że relacje roślina-owad zaistniały o wiele wcześniej niż się przyjmuje („tylko" jakieś 200 mln lat...) i miały początkowo charakter antagonistyczny, dopiero później natura wprowadziła owadopylność. Intryguje fakt, że na 291 rodzin współczesnych okrytozalążkowych, aż 112 (38,5 procent), w tym prawie wszystkie kwiatowe Australii, korzysta z usług ptaków (około 700 gatunków żywi się niemal wyłącznie nektarem, blisko 100 następnych płatkami kwiatów). Realna jest więc możliwość, że pierwotnie rozwój kwiatów wiązał się nie z owadami, lecz ptakami (ptakopylność), istnieje wówczas także zbieżność czasowa (Aves zaistniałyna dobre dopiero w kredzie, 140-65 milionów lat temu).

Prawdziwym wynalazkiem wyższych kręgowców (ptaki, ssaki) jest endotermia (dawniej ciepłokrwistość, stałocieplność). ^{[ 31 ]} Wytwarzanie energii w wyniku reakcji wewnątrzustrojowych, a nie czerpanie jej z otoczenia sprawiło, że zwierzęta te mogły zająć nisze niedostępne dla stawonogów i ektotermicznych płazów, gadów. Mankamentem jest w tym przypadku wysoki poziom przemiany materii, co wymusza większe zapotrzebowanie na pokarm, mniejszą odporność na głód. Niektóre radzą sobie z okresowym brakiem pokarmu wprowadzając się w stan życia utajonego, anabiozy, znany jako hibernacja. U pewnych gryzoni (np. suseł pustynny) występuje estywacja, sen letni. Jedynym hibernującym ptakiem jest lelek zimodrętw odkryty w USA dopiero w 1946 r.; śpiąc ukrywa się tak skutecznie, że do roku 1996 znaleziono zaledwie dwa oszronione okazy. Anabioza jest pospolitym rozwiązaniem u owadów (tzw. diapauza), które bez szkody znoszą spadki temperatur poniżej 0°C. Diapauza zimowa ma miejsce np. u stonki ziemniaczanej, gdzie imago zimuje w glebie na głębokości około 50 centymetrów, a wychodzi gdy jej temperatura przez szereg kolejnych dni nie spada poniżej +15°C. Ze względu na stosunek masy do powierzchni — przy wzroście długości ciała powierzchnia wzrasta w drugiej potędze, a objętość w trzeciej — im mniejszy jest organizm endotermiczny, tym więcej ciepła wypromieniowuje poprzez skórę, innymi słowy tym większy jest poziom metabolizmu, a krótsze życie. Ryjówka (długość 4-5 cm, masa 2 g) odznacza się tętnem wysokości 1000-1200, zawartością erytrocytów we krwi cztery razy większą niż u człowieka, a nocą zjeść musi blisko 4 gramy (!) pokarmu, gdyż podczas dziennego snu traci każdorazowo 20 procent masy. Gdyby płetwal odżywiał się według proporcji ryjówki musiałby zjadać dziennie około 405 ton pokarmu, tymczasem mniejszy fiszbinowiec, wal grenlandzki/szary zadowala się porcją 4 ton kryla, zimą korzystając z rezerw tłuszczu. W przeliczeniu na jednostkę masy ciała tygrys ma dobowe zapotrzebowanie na mięso odpowiadające w przybliżeniu wymaganiom kury...

[ 28 ] W kinie ważka postrzegając odrębne klatki na taśmie celuloidowej, zamiast filmu widziałaby monotonną serię slajdów.

[ 29 ] Chociaż niekiedy samce potrafią wysuwać część kloaki, in. steku, i stykać ją z kloaką samicy; kloaka jest dużą komorą do której uchodzą przewody płciowe, moczowe i samo jelito.

[ 30 ] W Polsce troskę o młode wykazuje samica skorka pospolitego (Forficula auricularia); przez 5-6 tygodni dba o jaja, potem larwy zostają przy niej do drugiego linienia, matka chroni je nawet po wyjściu z norki na powierzchnię. Inne pozytywne, rodzime przykłady to zieminki (pareczniki), murarka leśna (Osmia bucola). Wyszukuje ona pustą muszlę ślimaka, napełnia ją pyłkiem i nektarem, buduje ścianki z przeżutych liści, a po złożeniu jaj maskuje całość igłami, źdźbłami.