خارپوست: ستارههای دریایی خاردار
خارپوستها چه جانورانی هستند؟
اگر تا به حال به ساحل رفته باشید، حتما اسکلت سخت و خاردار توتیای دریایی یا شکل زیبای ستاره دریایی را دیدهاید. همهی اینها اعضای گروه بزرگتری به نام خارپوستها هستند. وجه اشتراک همهی آنها داشتن خارهایی روی پوست و یک ساختار اسکلتی داخلی از جنس کلسیم است. بدن آنها اغلب تقارن شعاعی دارد؛ یعنی اعضای بدن مانند پرههای یک چرخ به طور مساوی حول یک مرکز چیده شدهاند. تصور کنید یک پیتزا را چند برش مساوی بزنید، بدن یک ستاره دریایی هم دقیقا همین حالت را دارد.
خارپوستها فقط در دریاها و اقیانوسها زندگی میکنند و در خشکی اثری از آنها نیست. آنها در اکوسیستم دریایی نقش بسیار مهمی دارند؛ مثلا برخی از آنها مثل خیار دریایی، کف دریا را تمیز میکنند و برخی دیگر مثل ستارههای دریایی، جمعیت جانوران دیگر را کنترل میکنند.
| نام | ویژگی ظاهری | محل زندگی و تغذیه |
|---|---|---|
| ستاره دریایی[n4] | بدن ستارهای شکل با ۵ بازو یا بیشتر. سطح زیرین دارای پاهای لولهای[n5] است. | روی صخرهها و بستر دریا. از صدفهایی مثل صدف دوکفهای[n6] تغذیه میکند. |
| توتیای دریایی[n7] | کروی شکل با خارهای بلند و متحرک. اسکلت سخت و گرد. | روی صخرهها و مناطق سنگی. جلبکها و مواد آلی ریز را میخورد. |
| خیار دریایی[n8] | بدنی دراز و نرم شبیه به خیار. خارهای ریزی روی پوست دارد. | در کف دریا. با مکیدن رسوبات، مواد غذایی را از آن جدا میکند. جاروبری دریا |
موتور محرکه: دستگاه گردش آب چگونه کار میکند؟
یکی از شگفتانگیزترین ویژگی خارپوستها، نداشتن سیستم عضلانی پیچیده برای حرکت است. به جای ماهیچههای قوی، آنها از یک سیستم هیدرولیک[n9] طبیعی استفاده میکنند که به آن دستگاه گردش آب یا آبدستی میگویند. عملکرد این دستگاه، مانند یک تلمبهی آبی خودکار است.
اجزای اصلی این سیستم را میتوان با یک مثال ساده توضیح داد: یک سرنگ خالی را در نظر بگیرید. اگر سوزن آن را در یک خمیر بازی فرو کنید و پیستون را بکشید، خمیر به داخل سرنگ کشیده میشود. حالا اگر پیستون را فشار دهید، خمیر خارج میشود. در بدن ستاره دریایی هم ساختاری شبیه به همین سرنگهای کوچک به نام پای لولهای وجود دارد.
مراحل کار این دستگاه را در یک ستاره دریایی دنبال میکنیم:
- ورود آب: آب دریا از طریق یک صفحهی غربالی[n10] روی بدن، وارد مجراهای داخلی میشود.
- تنظیم فشار: یک کیسهی انعطافپذیر به نام آمپولای[n11] مانند پیستون سرنگ عمل میکند و با منقبض شدن، آب را به داخل پای لولهای میفرستد.
- حرکت: با پر شدن پای لولهای از آب، آن بازو کشیده و به سطح میچسبد. سپس با تغییر فشار، ماهیچههای دور پای لولهای منقبض میشوند و آب را به عقب میرانند و باعث کوتاه شدن پا و کشیدن بدن به جلو میشوند. این کار به صورت هماهنگ در صدها پای لولهای انجام میشود.
فرمول سادهای برای نشان دادن رابطهی فشار و حرکت وجود دارد: وقتی فشار در پای لولهای افزایش مییابد، باعث $F = P \times A$ میشود که در آن $F$ نیروی چسبندگی یا حرکت، $P$ فشار آب و $A$ سطح مقطع پای لولهای است.
از آشپزخانه تا اعماق دریا: مثالهای ملموس
شاید فکر کنید این سیستم فقط مختص دنیای زیر آب است، اما اصول مشابه آن در زندگی روزمره هم دیده میشود. ماشینهای هیدرولیک مانند جرثقیلهای ساختمانی یا تلمبههای آب از همین اصل استفاده میکنند: استفاده از یک مایع (معمولا روغن) تحت فشار برای ایجاد حرکت و نیرو.
حالا تصور کنید یک ستاره دریایی میخواهد صدف دوکفهای را باز کند. او خود را روی صدف میاندازد و پاهای لولهای خود را به دو کفهی صدف میچسباند. سپس به آرامی شروع به کشیدن میکند. این کشش ثابت و مداوم، دقیقا مانند زمانی است که شما با یک در بازکن، در قوطی رب را میکنید. ستاره دریایی با قدرت پایهای لولهای خود (که توسط دستگاه آبدستی تامین میشود)، عضلات خستهی صدف را از پا درمیآورد و آن را باز میکند.
حتی روش تنفس برخی خارپوستها نیز وابسته به همین جریان آب است. آب حاوی اکسیژن از طریق این سیستم در بدن گردش میکند و جانور را زنده نگه میدارد.
پرسشهای متداول درباره خارپوستها
خیر، یکی از شگفتیهای ستاره دریایی قدرت بازسازی[n12] فوقالعادهی آن است. اگر یک یا چند بازویش را از دست بدهد، میتواند به مرور زمان بازوی جدیدی رشد دهد. حتی از یک بازوی قطع شده (به شرطی که بخشی از مرکز بدن همراه آن باشد) ممکن است یک ستاره دریایی کاملا جدید ایجاد شود! این فرآیند شبیه به قلمه زدن یک گیاه در گلدان است.
برخی گونهها خارهای سمی دارند که برای دفاع از خود استفاده میکنند. اما بسیاری از توتیاهایی که در سواحل میبینیم، خارهای تیز اما غیرسمی دارند. این خارها بیشتر برای محافظت در برابر شکارچیان و کمک به حرکت روی سنگها است. قدم زدن با احتیاط در مناطق سنگی ساحل برای جلوگیری از فرو رفتن این خارها در پا، همیشه ضروری است.
درست است که خارپوستها مغز متمرکز مانند ما ندارند، اما یک شبکهی عصبی حلقوی[n13] در بدنشان دارند. این شبکه مانند یک سیستم ارتباطی غیرمتمرکز عمل میکند و به بخشهای مختلف بدن پیام میدهد. برای مثال، اگر یک بازوی ستاره دریایی غذایی را حس کند، این شبکه عصبی باعث هماهنگی دیگر بازوها برای کمک به تغذیه میشود. عملکرد آن را میتوان به سیستم برق یک خانه قدیمی تشبیه کرد که کلیدهای مختلف مستقیما به لامپها وصل شدهاند.
پاورقی
[n1] خارپوست: Echinoderm. از دو بخش Echino (خاردار) و derm (پوست) تشکیل شده است.
[n2] دستگاه آبدستی: Water Vascular System. سیستم گردش آب در بدن خارپوستها.
[n3] تقارن شعاعی: Radial Symmetry. نوعی تقارن که در آن اجزای بدن حول یک محور مرکزی به صورت شعاعی چیده شدهاند.
[n4] ستاره دریایی: Starfish یا Sea Star.
[n5] پای لولهای: Tube Feet. زائدههای کوچک و انعطافپذیری که بخشی از دستگاه آبدستی هستند.
[n6] صدف دوکفهای: Bivalve. مانند صدف خوراکی.
[n7] توتیای دریایی: Sea Urchin.
[n8] خیار دریایی: Sea Cucumber.
[n9] سیستم هیدرولیک: Hydraulic System. سیستمی که از نیروی مایع تحت فشار برای ایجاد حرکت استفاده میکند.
[n10] صفحه غربالی: Madreporite. صفحهای مشبک که ورودی آب به دستگاه آبدستی است.
[n11] آمپولای: Ampulla. کیسهای عضلانی که در پایه هر پای لولهای قرار دارد و مانند پیستون عمل میکند.
[n12] بازسازی: Regeneration. توانایی رشد دوباره یک بخش از دست رفته از بدن.
[n13] شبکه عصبی حلقوی: Nerve Ring. حلقهای از رشتههای عصبی که در مرکز بدن قرار دارد و به اعصاب شعاعی متصل است.
