Z rzęskami na brzuchu
Opanowały niemal cały świat. Z powodu mikroskopijnych rozmiarów o ich istnieniu wiedzą zazwyczaj tylko biolodzy, a nieliczni na świecie specjaliści potrafią zgłębiać tajniki ich życia. Tą wielką niewiadomą są brzuchorzęski (Gastrotricha) – drobne wolnożyjące bezkręgowce. Informacje na ich temat są bardzo niejednoznaczne i brak jest jakichkolwiek kompleksowych opracowań o charakterze faunistyczno-ekologicznym. Powoduje to, że w tej części zoologii wciąż pojawiają się ślepe uliczki, a brak badań uniemożliwia odpowiedź na wiele pytań.
Przedstawiciel słodkowodnych brzuchorzęsków po wykluciu z jaja
Fot. Małgorzata Kolicka
(Zdjęcie zostało wykonane za pomocą kontrastowo fazowego mikroskopu świetlnego)
Te tajemnicze zwierzęta rozmiarami ciała nie przekraczają 3500 μm – w tym wypadku 3 mm są objawem gigantyzmu. Występują głównie na dnie zbiorników wodnych, a część gatunków morskich żyje na plaży w strefie przypływu. Nieliczne gatunki przystosowały się do przebywania w warstwie wody nad osadami, jeszcze inne do życia wśród roślinności wodnej. Typowymi dla nich środowiskami są również torfowiska (wysokie, przejściowe, niskie), olsy i turzycowiska, a także wilgotna gleba. Specyficznym środowiskiem brzuchorzęsków w południowoamerykańskich lasach deszczowych, są astatyczne mikrozbiorniki wodne1, tworzące się w kątach liści roślin z rodziny bromeliowatych (Bromeliaceae). Brzuchorzęski występują tam wraz z wrotkami (Rotifera), niesporczakami (Tardigrada), widłonogami (Copepoda), roztoczami (Acari) i larwami owadów.
Gastrotricha to typ zwierząt podzielonych na dwa bardzo zróżnicowane morfologicznie rzędy – Chaetonotida (około 480 gatunków) i Macrodasyida (około 280 gatunków). Około 70% gatunków należących do Chaetonotida to gatunki słodkowodne, natomiast rząd Macrodasyida jest reprezentowany przez brzuchorzęski morskie (poza dwoma słodkowodnymi wyjątkami Marinella flagellata i Redudasys forneris).
Osobnik dorosły z rozwijającym się jajem
Fot. Małgorzata Kolicka
(Zdjęcie zostało wykonane za pomocą kontrastowo fazowego mikroskopu świetlnego)
W trakcie procesu ewolucyjnego układ rozrodczy brzuchorzęsków uległ daleko posuniętemu uproszczeniu. Znaczna większość gatunków jest hermafrodytyczna, co oznacza, że każdy osobnik posiada zarówno organy rozrodcze męskie, jak i żeńskie. Zapłodnienie u tych niewielkich zwierząt jest zawsze wewnętrzne i krzyżowe. Większość spośród gatunków słodkowodnych jest partenogenetyczna, czyli może rozmnażać się bez udziału samców. Rozwój wszystkich brzuchorzęsków jest prosty, z pominięciem jakiejkolwiek larwy czy stadium pośredniego, różniącego się planem budowy od postaci dorosłej. Młody brzuchorzęsek po wykluciu się z jaja przypomina swoim wyglądem formę dorosłą. Ma on wykształcone wszystkie struktury kutykularne (rzęski, wici, tarczki), jest tylko mniejszy (nie więcej niż 50%) od osobnika dorosłego i posiada nieproporcjonalnie dużą głowę w stosunku do wielkości ciała i długą gardziel. Głowa i gardziel to struktury, które podczas rozwoju rosną najwolniej.
Gigantyczne jaja
Brzuchorzęski mogą składać bardzo duże jaja w stosunku do swojej wielkości. U przedstawicieli rzędu Chaetonotida mogą one osiągać wielkość równą aż połowie długości osobnika rodzicielskiego. Ze względu na ogromne rozmiary jaja nie istnieje przewód wyprowadzający je z organizmu brzuchorzęska, jest ono składane przez pęknięcie grzbietowych powłok ciała. Co ciekawe, po złożeniu jaja powłoki ciała zrastają się i brzuchorzęsek może ponownie przystąpić do rozmnażania. Rozwój takiego ogromnego jaja trwa krótko – zazwyczaj jest to ok. 1,5 doby dla gatunków słodkowodnych i ok. 3–4 doby dla gatunków morskich.
Bardzo ważną cechą ewolucyjną słodkowodnych brzuchorzęsków jest zdolność do wytwarzania dwóch typów jaj. Pierwsze, to jaja rozwijające się od razu po złożeniu (tzw. tachyblastyczne), drugie, to jaja trwałe (tzw. opsiblastyczne), odporne na niesprzyjające warunki środowiska takie, jak: przesuszenie, zbyt niska lub zbyt wysoka temperatura, czynniki chemiczne itp. Prawdopodobnie, to dzięki zdolności do składania jaj opsiblastycznych udało się brzuchorzęskom zasiedlić i utrzymać w tak niestabilnych siedliskach, jak zbiorniki astatyczne czy ulegające przesuszeniu torfowiska. Przypuszcza się także, że to właśnie ze względu na możliwość składania dwóch typów jaj brzuchorzęski są w wielu ekosystemach najliczniejszymi przedstawicielami mejobentosu2.
Brzuchorzęski są konsumentami pierwszego i drugiego rzędu. Odżywiają się glonami i detrytusem3, z którego trawione są bakterie. Poznano jednak wyjątki od tej reguły – wyspecjalizowany podrodzaj Captochaetus poluje na poruszającą się zdobycz o rozmiarach do połowy długości własnego ciała, np. na brzuchorzęski innego gatunku. Pokarm naganiany jest w kierunku otworu gębowego skondensowanymi ruchami rzęsek i wysysany nagłym skurczem umięśnionej gardzieli. Same natomiast stanowią pokarm dla większych bezkręgowców wodnych czy ryb szukających pożywienia w mule lub na dnie zbiornika.
Z dotychczasowych badań nad tą grupą zwierząt wynika, że większość z nich wykazuje dużą tolerancję ekologiczną. Znoszą duży zakres temperatur, ale gwałtowne zmiany temperatury i właściwości chemicznych wody zawsze wywołują spadek ich liczebności w środowisku. Większość gatunków występuje w dużym zakresie pH (od 4,0 do 10,0) i jest mało wrażliwa na deficyt tlenu, o czym świadczyć może fakt, iż zamieszkują strefę organicznych osadów dennych aż do 17 cm w głąb od ich powierzchni.
Brzuchorzęski w liczbach
Obecnie na świecie jest niewielu specjalistów zajmujących się brzuchorzęskami, przez co badania nad tą grupą są ograniczone w porównaniu z innymi grupami zwierząt. Dla przykładu, z wód śródlądowych Europy znane są 224 gatunki, z całej Ameryki Południowej – 92, z Ameryki Północnej – 71, Azji – 60, Australii i Afryki po dziesięć gatunków, a z Antarktydy tylko jeden gatunek morski.
Przedstawione na zdjęciu gatunki dobrze obrazują, jak bardzo różne mogą być struktury u tak małych zwierząt
Fot. Małgorzata Kolicka
(Zdjęcie zostało wykonane za pomocą kontrastowo fazowego mikroskopu świetlnego)
W wodach śródlądowych Polski stwierdzono występowanie aż 95 gatunków brzuchorzęsków należących do trzech rodzin: Chaetonotidae (85 gatunków), Neogosseidae (2 gatunki) i Dasydytidae (8 gatunków). Być może w porównaniu z innymi grupami zwierząt (np. 554 gatunki wrotków) liczba ta nie wydaje się oszałamiająca, ale czyni Polskę krajem o najlepiej zbadanej faunie brzuchorzęsków na świecie. Najprawdopodobniej dotychczas stwierdzone gatunki to tylko połowa z występujących w naszym kraju taksonów, pozostałe nadal czekają na odkrycie i opisanie. Brak jest jakiegokolwiek kompleksowego opracowania na temat brzuchorzęsków morskich. Do dziś z polskiego wybrzeża poznano 23 gatunki typowo morskie: 11 gatunków należących do rzędu Chaetonotida i 12 gatunków należących do rzędu Macrodasyida. Do tej liczby należy dodać jeszcze trzy gatunki słodkowodne, które penetrują areał estuaryjny4, przedostając się do niego z rzek.
Okazuje się, że skład ilościowy oraz gatunkowy tych zwierząt ulega w ciągu lat znacznym zmianom, co zostało wykazane w badaniach brzuchorzęsków morskich. Wyniki badań przeprowadzonych w 1939 oraz w 1975 roku wykazują całkowity brak podobieństwa w faunie Gastrotricha Bałtyku. Żaden z gatunków stwierdzonych podczas badań nie powtórzył się w kolejnej serii analiz. Całkowicie odmienne są także proporcje pomiędzy liczbą gatunków należących do poszczególnych rzędów. Różnice te mogą wskazywać na znaczną wrażliwość tych zwierząt na zmiany zachodzące w środowisku ich życia. Istnieją powody, by sądzić, że tego samego typu zmiany zachodzą w siedliskach śródlądowych, szczególnie, że są to ekosystemy znacznie czulsze na wpływy czynników zewnętrznych.
Mali wojownicy
Brzuchorzęski nie pozostają bierne w stosunku do zmieniających się warunków otoczenia, wykazują dodatnią tigmotaksję i ujemną reotaksję, czyli utrzymują kontakt dotykowy z podłożem lub innymi ciałami stałymi oraz unikają silnych prądów wody. Najpospolitszą reakcją na bodźce zewnętrzne jest u większości brzuchorzęsków przyczepianie się do podłoża za pomocą kleistej substancji wydzielanej przez rurki lepowe (produkowana jest w nich również substancja rozpuszczająca klej). Przytwierdzeniem się do podłoża reagują przede wszystkim na silny ruch wody, ale także na bodźce chemiczne. Ale to nie jedyny odruch obronny tych miniatur. W razie kontaktu z wrogiem potrafią opróżnić jelito z trawionego pokarmu, a także zwinąć się w kulkę i stroszyć szczeciny. Co ciekawe, spotykana jest także aktywna obrona u niektórych przedstawicieli z rodzaju Polymerurus, gdy podrażnione wykonują gwałtowne ruchy rurkami lepowymi (które są u nich szczególnie długie i członowane).
Problematyczny materiał badawczy
Ze względu na duże trudności w konserwowaniu brzuchorzęsków, związane ze zniekształceniem miękkich części ciała, niszczeniem struktur kutykularnych (tarczek, szczecin itp.) i brak możliwości zakonserwowania aparatu ruchowego, badania nad tymi zwierzętami należy prowadzić przyżyciowo. Stanowi to poważne utrudnienie dla badaczy, ponieważ nie istnieje możliwość pobrania materiału do późniejszych analiz, np. z odległych zakątków świata, a także deponowania w ośrodkach naukowych nowo opisanych dla nauki gatunków. Także sam czas analizowania pobranego ze środowiska materiału jest bardzo krótki: z prób zawierających osady organiczne wynosi 5 dni, z prób naroślinnych – 2 dni, a dla prób psammonu5 (zarówno słodkowodnego, jak i morskiego) – 10 dni. Po tym czasie skład gatunkowy i stosunki ilościowe pomiędzy poszczególnymi gatunkami ulegają zmianom istotnym statystycznie i nie stanowią już dobrego odzwierciedlenia panującego stanu środowiska w momencie poboru próbki. Także sama metoda poboru próbek, warunki ich transportu i przechowywania wpływają na reprezentatywność materiału. Należy także wspomnieć o krótkim czasie, w jakim znaleziony i umieszczony na szkiełku mikroskopowym brzuchorzęsek zdatny jest do obserwacji. W przypadku gatunków zamieszkujących wody śródlądowe jest to zazwyczaj 15 minut, a u gatunków morskich około 40 minut. Prowadzenie dłuższej analizy jest niemiarodajne, gdyż obserwowany osobnik po prostu zwija się w kulkę lub w najgorszym wypadku powłoki jego ciała ulegają pęknięciu i nie ma możliwości wykonania dokumentacji fotograficznej i pomiarów. Ze względu na te i inne trudności metodyczne stan poznania brzuchorzęsków jest niski, a informacje podawane przez różnych autorów są bardzo niejednorodne. Dlatego więc nie powinien dziwić fakt, że rzeczywista liczba gatunków Gastrotricha występujących zarówno na świecie, jak i w poszczególnych krajach, jest wciąż nieznana i proporcjonalna do liczby zaangażowanych w badania specjalistów.
Małgorzata Kolicka
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Krzysztof Zawierucha
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Zakład Taksonomii i Ekologii Zwierząt
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
- Zbiornik astatyczny – zbiornik wodny charakteryzujący się nieregularnymi i często bardzo znacznymi zmianami poziomu wody, mogący również całkowicie wysychać.
- Mejobentos – zespół zwierzęcych organizmów o wielkości poniżej 2 mm, związanych z dnem zbiornika wodnego.
- Detrytus – drobnocząsteczkowa martwa materia organiczna.
- Estuarium – półzamknięta strefa kontaktu między wodami słodkimi i morskimi, w której obrębie występują mierzalne ilości soli morskich.
- Psammon – zbiorowisko organizmów zamieszkujących przestrzenie między ziarnkami przybrzeżnego piasku, zarówno zanurzonego w wodzie, jak i wynurzonego, ale zraszanego falami, a także pozostającego poza zasięgiem fal, lecz zraszanego podsiąkającą wodą z przyległego zbiornika wodnego.
