PORIFEROUS: EIGENSCHAFTEN, KLASSIFIZIERUNG, REPRODUKTION - BIOLOGIE - 2025

Die Porifera sind die einfachsten und Phylum Porifera gehören zu den vielzelligen Tieren, die allgemein als Schwämme bekannt sind. Diese Tiere sind vollständig aquatisch, ungefähr 15.000 Arten von Schwämmen leben in den Meeren und nur ungefähr 150 kommen in Süßwasser vor.

Schwämme sind extrem unterschiedlich groß: Sie können einen Durchmesser von wenigen Millimetern bis zu mehr als zwei Metern haben. Sie sind sehr bunte Organismen, da sie mehrere Pigmente in den Zellen der Dermis haben.

In Bezug auf ihre Ernährung sind sie in der Lage, im Wasser suspendierte Lebensmittelpartikel aufzunehmen, da sie sessile Organismen sind und nicht aktiv nach Nahrung suchen können. Es gibt jedoch eine Familie fleischfressender Schwämme, die das Filterfütterungsmuster brechen.

Schwammskelette können starr und / oder faserig sein. Die faserigen Teile des Skeletts bestehen aus Kollagenfasern wie Spongin, die in die Zellmatrix eingebettet sind. Im Gegensatz dazu besteht der starre Teil aus kalkhaltigen oder siliciumdioxidartigen Strukturen, die als Spicules bezeichnet werden.

Schwämme spielen eine wichtige Rolle in biogeochemischen Kreisläufen wie dem Stickstoffkreislauf. Ebenso können sie symbiotische Assoziationen mit anderen Organismen bilden, von mikroskopisch bis zu Fischen, unter anderem Polychaeten. Derzeit ist das Phylum Porifera in vier Klassen unterteilt: Calcarea, Hexactinellida, Demospongiae und Homoscleromorpha.

Eigenschaften

Die zu Phylum Porifera gehörenden Organismen zeichnen sich dadurch aus, dass sie mehrzellige, diblastische und azellomierte Tiere sind, die aus verschiedenen Zelltypen bestehen.

Morphologisch sind eine Reihe von Poren, Kanälen und Kammern organisiert, die den Wasserdurchgang innerhalb des Tieres ermöglichen und auf diese Weise Nahrung und Sauerstoff erhalten.

Im Gegensatz zu anderen Tieren sind Schwämme - im erwachsenen Zustand - vollständig sitzend und auf einem Substrat wie Korallen, Steinen oder anderen Oberflächen verankert.

Die Form des Schwamms ist sehr variabel, er kann radiale Symmetrie aufweisen oder keine Symmetrie aufweisen. Sie können in einer Vielzahl von Formen wachsen, von aufrechten bis zu verzweigten oder gelappten Schwämmen, und leben im Allgemeinen in Kolonien.

Keine Organe oder Gewebe

Schwämme haben keine echten Organe oder Gewebe; Daher erfolgt die Verdauung von Lebensmittelpartikeln intrazellulär und die Prozesse der Atmung und Ausscheidung durch Diffusion. Sie haben ein Nervensystem, das als diffus angesehen wird, obwohl das Vorhandensein eines Nervensystems in Poriferen ein kontroverses Thema ist.

Schwämme verfügen über einen unglaublichen Zellregenerationsprozess. Wenn ein Schwamm in Stücke geschnitten wird, kann jedes Fragment durch einen als somatische Embryogenese bezeichneten Prozess einen neuen Schwamm entwickeln.

Historisch gesehen wurden Schwämme als Meerespflanzen klassifiziert. Mitte 1765 stellten die Forscher jedoch fest, dass es sich zweifellos um Tiere handelt.

Schwämme sind weltweit verbreitet und können eine Vielzahl von Gewässern bewohnen, von ruhigen und flachen Gewässern bis zu den Polarregionen.

Schwamm Designs

Der Körperplan von Schwämmen ist äußerst einfach: eine äußere Zellschicht namens Pinacoderm, die die innere Region namens Mesoglea oder Mesohilo trennt, eine gelatineartige Region, die aus Kollagen besteht. Die Innenflächen sind von Choanozyten umgeben, zylinderförmigen Zellen mit einem Flagellum.

Die Regionen, die nicht mit Choanozyten ausgekleidet sind, sind mit einem anderen Zelltyp ausgekleidet, der Pinakozyten genannt wird.

Arten von Designs

Schwämme haben drei Arten von Designs, die sich in der Position der Choanozyten unterscheiden, einer Klasse von Flagellenzellen, die einen Strom erzeugen, der den Fluss von Wasser und Nährstoffen erleichtert. Folgende Typen können unterschieden werden:

Asconoid Schwämme

Askonoide Schwämme sind kleine, primitive, einfache Formen, die von Poren durchstoßen werden, die sich in einen Hohlraum öffnen, der als Spongozele bezeichnet wird. Die Spongozele öffnet sich durch das Oszillum nach außen.

Der askonoide Schwammtyp stellt eine ineffiziente primitive Morphologie dar, da das Wasservolumen, in dem sich die Spongozele befindet, hoch ist und sein Ausstoß nach außen schwierig ist.

Sycon Schwämme

Syconic Schwämme haben horizontale Falten in der Körperwand, die komplex und dick ist. Das Wasser tritt durch die anfallenden Kanäle durch die Hautporen, die Ostiolen und die von Choanozyten bedeckten strahlenden Kanäle durch die Prosopilos ein, die feine Öffnungen sind.

Leukonoidschwämme

Leukonoidschwämme weisen einen höheren Grad an Komplexität auf, da in den Flagellatkanälen Falten vorhanden sind, um Kammern zu bilden, die die Oberfläche für die Gewinnung von Nährstoffen stark vergrößern.

Einstufung

Das Phylum Porifera ist in drei Klassen von Schwämmen unterteilt: Klasse Calcarea, Klasse Hexactinellida und Klasse Demospongiae. Wir werden jede Klasse im Folgenden detailliert beschreiben:

Calcarea Klasse

Porifere der Calcarea-Klasse haben nadelförmige Spicules oder drei oder vier Strahlen, die aus Calciumcarbonat bestehen. Arten in dieser Klasse sind klein und überschreiten selten 10 Zentimeter.

In einigen Flussmündungen wurde jedoch festgestellt, dass der Sycon ciliatum-Schwamm bis zu 50 Zentimeter erreichen kann. Ebenso bewohnen die Arten Leucetta avocado und Pericharax heteroraphis Korallenriffe im Pazifik und erreichen 20 Zentimeter.

Sie werden normalerweise als Flachwasserarten betrachtet, obwohl es Hinweise darauf gibt, dass sie in Abgrundgebieten zwischen 4.000 und 6.000 Metern Tiefe leben können.

Alle Arten sind marine und weisen die drei Arten von Kanalsystemen auf: Asconoid, Syconoid und Leukonoid. Es sind etwa 300 Arten bekannt, einige Beispiele sind: Leucosolenia complicata, Sycon gelatinosum, Grantia compresa und Clathrina.

Klasse Hexactinellida

Die zu dieser Gruppe gehörenden Schwämme werden als Glaskörperschwämme bezeichnet, da sich die Spicules normalerweise zu einem Netzwerk zusammenschließen, aus Silizium bestehen und sechs Strahlen (dreiachsig) aufweisen.

Alle Arten sind marine, überwiegen in der Antarktis und leben in tiefem Wasser. Die Flagellatkammern sind vom Typ Syconoid und Leukonoid. Es sind etwa 500 Arten bekannt, darunter Hexactinella, Farrea, Euplectella und Aphrocallistes.

Klasse Desmopongiae

Sie besitzen Silica-Spicules, die nicht triaxonisch sind, sondern monoaxonisch, tetraxonisch oder polyaxonisch sein können. Außerdem dürfen sie nur schwammig oder beides darstellen.

In dieser Klasse befinden sich die berühmten "Badeschwämme" der Familie der Spongiidae, die reichlich schwammig sind.

Die meisten leben in Meeresumgebungen, obwohl berichtet wurde, dass eine Familie in Süßwasserumgebungen wie Spongilia lacustris und Ephidatia fluviatilis lebt. Sie sind vom Leukonoidtyp.

Neben den Badeschwämmen können auch andere relevante Gattungen dieser Klasse genannt werden, wie: Thenea, Cliona, Myenia, Poterion und Callyspongia.

Innerhalb dieser Klasse gibt es eine ganz besondere Ordnung, die Poecilosclerida, die sich durch ihre besondere fleischfressende Fütterungsgewohnheit auszeichnet.

Fleischfressende Schwämme haben im Vergleich zu ihren filternden Verwandten kein Aquifersystem (mit Ausnahme der Gattung Chondrocladia) mit Choanozyten, ein diagnostisches Merkmal von Poriferen.

Die Beute in dieser Reihenfolge umfasst kleine Wirbellose, hauptsächlich Krebstiere. Innerhalb der Familie der Cladorhizidae gibt es in acht Gattungen 119 fleischfressende Schwämme, darunter Cladorhiza, Asbestopluma und Chondrocladia.

Klasse Homoscleromorpha

Es ist die kleinste Klasse von Poren, die von nur 87 Arten der folgenden Gattungen angepasst wird: Oscarella, Pseudocorticium, Corticium, Placinolopha, Plakina, Plakinastrella und Plakortis.

Sie zeichnen sich durch geißelige Pinakozyten aus; Das Skelett ist variabel, mit oder ohne Kieselgelspicula, und sie haben eine Basalmembran.

Wenn das Skelett vorhanden ist, besteht es aus vierstrahligen tetraxonischen Siliziumspicula. Die meisten Arten haben Kissenformen und variieren stark in ihrer Färbung. Sie weisen unter anderem Schattierungen von Blau, Lila, Grün, Gelb, Rot auf.

Sie bewohnen dunkle oder halbdunkle Ökosysteme und können sich sowohl im flachen Wasser als auch in Tiefen von mehr als 100 Metern befinden.

Zuvor galt es als Unterklasse von Desmospongiae. Kürzlich haben Studien, die auf molekularen Beweisen basieren, die Schaffung dieser vierten Klasse von Schwämmen vorgeschlagen.

Reproduktion

Asexuelle Reproduktion

Schwämme können sowohl sexuelle als auch asexuelle Fortpflanzung erfahren. Beim Asexuellen produziert der Schwamm äußere Knospen, die wachsen, und wenn sie die entsprechende Größe erreichen, lösen sie sich vom Mutterschwamm und bilden ein neues, kleineres Individuum. Es kann auch als Mitglied der Kolonie bleiben.

Der asexuelle Fortpflanzungsprozess kann auch durch die Bildung innerer Knospen erfolgen, die als Gemmules bezeichnet werden.

In einem Anfangszustand klumpen eine Art von Zellen, die Archäozyten genannt werden, zusammen und sind von einer Schicht aus Spicules und Spongins umgeben. Diese Strukturen können dem Körper des Elternteils entkommen und einen neuen Schwamm bilden.

Gemmules entstehen, wenn die Umweltbedingungen für den Schwamm ungünstig sind und auch neue Lebensräume besiedeln können.

Gemmules können in ungünstigen Zeiten (wie im Winter oder bei niedrigen Temperaturen) in eine Ruhephase eintreten. Wenn diese enden, werden sie reaktiviert und es bildet sich ein neues Individuum. Daher werden sie als Anpassung von Schwämmen angesehen, um widrige Bedingungen zu überstehen.

Sexuelle Fortpflanzung

Die meisten Schwämme haben männliche und weibliche Geschlechtszellen in derselben Person. Dieser doppelte Zustand wird als "einhäusig" oder zwittrig bezeichnet.

Gameten (Eizellen und Spermien) werden je nach Art aus Choanozyten oder auch Archäozyten erzeugt. Die Spermien werden in die aquatische Umwelt freigesetzt und gelangen in den Körper eines anderen Schwamms, wo sie in die Geißelkammer gelangen und die Eizelle finden.

In den meisten Fällen behält der Elternschwamm nach der Befruchtung die Zygote und dann eine Larve mit Zilien und wird freigesetzt. Die Larve kann schwimmen und ist im Gegensatz zum sitzenden Erwachsenen beweglich. In anderen Fällen werden die Eier und das Sperma ins Wasser abgegeben.

In einigen speziellen Fällen tritt die Bildung einer hohlen Blastula auf, die das Öffnen eines "Mundes" erfährt und die Inversion der Blastula auftritt; Somit sind Zellen, die zuvor der Blastozele ausgesetzt waren, nach außen gerichtet.

Verdauung und Ausscheidung

Schwämme haben weder ein Verdauungssystem noch ein Ausscheidungssystem. Stattdessen erfüllt das wassertransportierende Kanalsystem diese wesentlichen Funktionen für das Leben eines Organismus.

Schwämme ernähren sich hauptsächlich von im Wasser suspendierten Partikeln, die in den Schwamm gepumpt werden.

Wasser tritt durch kleine Poren in einem externen Zellbett ein. Innerhalb des Schwamms wird das Nahrungsmaterial von den Choanozyten gesammelt und somit wird eine Suspensionsfütterung erreicht.

Kleinere Partikel können durch einen Phagozytenprozess in Choanozyten gelangen. Zwei andere Zelltypen, Pinakozyten und Archäozyten, sind ebenfalls an der Partikelaufnahme beteiligt. Andererseits erfolgen Atmung und Ausscheidung durch einfache Diffusionsprozesse.

Nervöses System

Schwämmen fehlen Nervenzellen oder "echte Neuronen"; Es wurde jedoch gezeigt, dass diese Tiere auf äußere Reize reagieren können.

Schwämme haben kontraktile Zellen, die aufgrund der protoplasmatischen Übertragung durch eine Art langsame Leitung auf die Umgebung reagieren.

Im Jahr 2010 entdeckte eine Gruppe von Forschern, dass im Genom des Schwamms Amphimedon queenslandica Gene mit neuronalen Zellen assoziiert sind, die denen von Nesseltieren und anderen Tieren ähneln.

Unter diesen Genen, die mit einer schnellen synaptischen Übertragung assoziiert sind, sind unter anderem Enzyme hervorzuheben, die an der Synthese von Neurotransmittern beteiligt sind.

Bei der Charakterisierung der Zelltypen von A. queenslandica-Larven konnten bestimmte Zelltypen vorgeschlagen werden, die wahrscheinlich mit sensorischen Funktionen verbunden sind.

Beispielsweise wurden im hinteren Teil der Larven Photorezeptorzellen gefunden, die die Phototaxis regulieren. Tatsächlich kann die Larve das Substrat auswählen, auf dem sich der Erwachsene ansiedeln wird.

Evolution und Phylogenie

Das Phylum Porifera besteht aus den ältesten existierenden Metazoen auf dem Planeten. Schwämme sind eine Gruppe, die vor dem Kambrium entstanden ist. Wahrscheinlich besetzte eine Gruppe kalkhaltiger Schwämme die paläozoischen Meere; im Devon trat eine rasche Entwicklung der Gruppe der Glaskörperschwämme auf.

Molekularstudien zufolge gehören kalkhaltige Schwämme zu einer anderen Gruppe als die Schwämme der Klassen Desmospongaie und Hexactenellida.

Molekulare Daten legen nahe, dass die älteste Gruppe Hexactinellida ist, während Calcarea dem Phylum der Metazoen am nächsten liegt.

Mit diesen Beweisen wurden zwei Möglichkeiten aufgezeigt: Kalkschwämme sind die Schwestergruppe der Kieselsäureschwämme, oder Kalkschwämme sind eher mit anderen Metazoen verwandt als mit Kieselsäureschwämmen; im letzteren Fall wäre das Phylum Porifera paraphyletisch.

Verweise

1. CP Hickman, LS Roberts, A. Larson, WC Ober & C. Garrison (2001). Integrierte Prinzipien der Zoologie. New York: McGraw - Hill.
2. Kaas, JH (Hrsg.). (2009). Evolutionäre Neurowissenschaften. Akademische Presse.
3. Ryan, JF & Chiodin, M. (2015). Wo ist mein Hirn? Wie Schwämme und Placozoane neurale Zelltypen verloren haben können. Philosophische Transaktionen der Royal Society B: Biological Sciences, 370 (1684), 20150059.
4. Srivastava, M., Simakov, O., Chapman, J., Fahey, B., Gauthier, ME, Mitros, T., … & Larroux, C. (2010). Das Genom von Amphimedon queenslandica und die Entwicklung der Komplexität von Tieren. Nature, 466 (7307), 720 & ndash; 726.
5. Van Soest, RWM, Boury-Esnault, N., Vacelet, J., Dohrmann, M., Erpenbeck, D., De Voogd, NJ,… Hooper, JNA (2012). Globale Vielfalt der Schwämme (Porifera). PLoS ONE, 7 (4), e35105.
6. G. Wörheide, M. Dohrmann, D. Erpenbeck, C. Larroux, M. Maldonado, O. Voigt,… & Lawrow, DV (2012). Tiefe Phylogenie und Entwicklung von Schwämmen (Phylum Porifera). Fortschritte in der Meeresbiologie (Bd. 61, S. 1–78). Akademische Presse.