МЕТАМЕРИЯ ТРИЛОБИТОВ И ХЕЛИЦЕРОВЫХ

Гетерономная метамерия и отделы тела членистоногих

В то время как для аннелид характерна скорее гомономная метамерия и гетерономность в пределах этого подтипа играет подчиненную роль, хотя и широко распространена, членистоногие являются животными, гетерономно-метамерными по преимуществу. В то же время и самый характер гетерономности в обоих подтипах несколько различен, что в значительной мере зависит от различий в характере покровов и функциях конечностей. Наличие толстой кутикулы легко ведет у членистоногих к образованию щитов, объединяющих группы смежных сегментов в отделы, и к слиянию сегментов между собой; у аннелид такое слияние встречается гораздо реже. Параподии полихет выполняют функции локомоторную и вододвигательную (гидрокинетическую), дыхательную и чувствительную. Примитивные конечности членистоногих несут, кроме того, функции хватательную и жевательную. Ни параподии, ни их цирры ни у кого из полихет никогда не используются ни в качестве хватательных органов, ни в качестве вспомогательных частей ротового аппарата, тогда как для членистоногих характерно постоянное использование конечностей для хватания и жевания, а также для разнообразных вторичных функций, развившихся из хватания и жевания. В связи с этим выработка того или иного набора ротовых конечностей является существенным моментом в развитии гетерономности у членистоногих, тогда как у аннелид это направление развития полностью выпадает.

Каждый из больших стволов членистоногих – Trilobita-Chelicerata, Crustacea и Atelocerata (многоножки и насекомые) – начинается формами с длинным, сравнительно гомономно расчлененным телом: таковы трилобиты, листоногие и многоножки; всем трем группам свойственно постэмбриональное увеличение числа сегментов тела за счет преданальной зоны роста (анаморфоз); в этом отношении наиболее примитивные из членистоногих не отличаются от полихет. Однако и листоногие, и многоножки уже имеют дифференцированные ротовые конечности. Основная линия развития каждого из трех главных стволов членистоногих проявляется в уменьшении числа сегментов, в фиксации их числа, в возрастающей их дифференцировке, в разбивке их на тагмы и интеграции в одно целое. Рассмотрим эволюцию гетерономности в каждом из основных стволов членистоногих в отдельности.

Метамерия трилобитов

Примитивность метамерии трилобитов заключается прежде всего в чрезвычайной гомономности их конечностей.За исключением нитевидных антенн и таких же нитевидных хвостовых нитей (с е г с i), описанных у Neolenus, все остальные конечности трилобита построены по одному общему типу. Они сравнительно немного различаются у разных видов и очень

Рис. 37. Сравнение туловищных конечностей трилобитов, хелицеровых
и ракообразных

А – схема ноги трилобита, Б – ракообразного, В – задней просоматической
и Г – жаберной (мезосоматической) ноги мечехвоста; Д – схема крышечки (первой мезосоматической конечности) Eurupterus; сох – кокса, рr. сох – прекокса; рr. е.– преэпиподит; 1–7 – членики телоподита (tlpd) (по Stоrrner)

сходны между собой на различных сегментах тела одной особи. Конечность трилобита (рис. 37, А)состоит из прекоксы, коксы, 6-членистого телоподита и многочленистого, несущего жаберные листочки преэпиподита, прикрепляющегося к прекоксе. Кокса, а иногда и часть члеников телоподита вооружены жевательными или хватательными эндитами. Заканчивается нога несколькими когтеобразными шипами. Головные конечности отличаются от туловищных незначительно, чаще всего размерами телоподитов. Таким образом, по степени гомономности своих конечностей трилобиты не уступают бродячим полихетам. В направлении объединения сегментов тела в более крупные отделы – тагмы, трилобиты пошли несколько дальше. У наиболее примитивных из них мы различаем две тагмы: голову и туловище.

Тагмы трилобитов характеризуются не особенностями своих конечностей, которые, как мы видели, все более или менее одинаковы, а степенью слияния сегментов тела.

Рис. 38. Развитие тагм трилобитов

А – Olenellus vermontanus (Mesonacidae); границы головных сегментов хорошо выражены, пигидия нет, на одном из туловищных тергитов (идиосегмент!) – длинный шип, защищающий конец брюшка (по Walcott); Б – Dalmcmites haussmanni, в составе головы видимы только 3 ларвальных сегмента + окципитальный, пигидиальный щит со следами метамерии; В – Illaenus wahlenbergianus, полная консолидация как головного, так и пигидиального щита; Г – Agnostus granulatus; редукция числа свободных сегментов до двух (из Bronn)

Тергиты туловищных сегментов остаются у примитивных форм свободными, тергиты головных сегментов более или менее сливаются между собой в единый головной щит. Тело трилобитов характеризуется тем, что состоит из медиальной, выпуклой части – г л а б е л л ы, или рахиса, и плоских, расширенных боковых частей – п а р а нотальных выступов, или плевр. Плевры каждого сегмента более или менее отогнуты кзади. В области головы плевры передней, простомиальной, части ее загнуты назад и в сем. Mesonacidae образуют так называемые свободные щеки, отделенные от надглазничных долей лицевым швом (рис. 38, А). У мезонацид лицевой шов образует интерсегментальную границу, отделяя акрон от первого посторального сегмента. Однако у большинства трилобитов лицевые швы лишь в задней своей части сохраняют интерсегментальное положение; передние их концы пересекают глазничный край и выходят на передний край щита. В силу этого они частично теряют свой метамерный характер, перестают быть полными сериальными гомологами других интерсегментальных швов тела. Наконец в группе Hypoparia, в связи с изменением способа линьки, лицевые швы вовсе исчезают с дорсальной стороны головы и переходят на ее вентральную сторону, полностью теряя метамерный характер. Лежащие у мезонацид медиальней лицевых швов неподвижные щеки образованы плеврами головных сегментов. Границы отдельных сегментов, составляющих голову, обычно бывают отмечены поперечными бороздками, или швами, пересекающими глабеллу, а иногда и неподвижные щеки. Однако у некоторых специализованных трилобитов число этих бороздок уменьшается до 1–2, например у Dicellocephalus, или даже все поперечные швы глабеллы, в том числе и затылочный, вовсе исчезают (рис. 38, В; Megalaspis). Таким образом завершается консолидация головы трилобитов и единственным признаком ее метамерного происхождения остаются расположенные на брюшной стороне конечности.

Максимальное число сегментов туловища, известное у трилобитов, равняется 42. У примитивных трилобитов сем. Mesonacidae сегменты туловища кзади постепенно уменьшаются в такой мере, которая указывает на наличие у них постоянно действующей зоны роста (рис. 38, А) – признак, весьма примитивный и напоминающий некоторых полихет. Однако у вышестоящих форм начинается дифференцировка туловища на две тагмы: грудь (торакс) и пигидий. Происходит этот процесс путем слияния тергитов задних сегментов в единый пигидиальный щит, тогда как сегменты груди остаются свободными и подвижными. У многих трилобитов (например, у Phacops, Dalmanites, рис. 38, Б)на поверхности пигидия еще остаются поперечные борозды, указывающие на его метамерное строение, но у других, вроде llaenns (рис. 38, В),они полностью исчезают, и пигидий представляется с дорсальной стороны совершенно однородным. Иногда пигидий может охватить весьма значительное число сегментов. У Agnostus (рис. 38, Г)между головным и пигидиальным щитом вставлено всего 2 свободных торакальных сегмента.

Метамерия скорпионов

Древнейшим известным скорпионом является силурский водный скорпион Palaeophonus (подотряд Apoxypodes, заостренноногие)
(рис. 39, А, Б). Во многих отношениях он сходен с эвриптеридами, например, с родом Slimonia. Просома покрыта щитом, несущим медиальные и, вероятно, боковые глаза. Скульптура его напоминает скульптуру щита современных скорпионов, но сзади имеется поперечное вдавление, быть может, след шва между 5 и 6-м тергитами просомы. Просома несет 6 пар конечностей: короткие клешневидные хелицеры, длинные клешневидные педипальпы и 4 пары ходильных ног, довольно сходных с ногами эвриптерид. Они коротки, состоят каждая из 7 члеников и заканчиваются заостренным члеником. Метастом, как и у эвриптерид, лежит позади 4-й пары ног, так что все конечности группируются вокруг рта. Мезосома состоит из обычных 6 сегментов. На 1-м сегменте расположено половое отверстие; половых крышечек не сохранилось. На 2-м сегменте располагаются гребневидные органы, свойственные и современным скорпионам. Они представляют видоизменение преэшшодитов трилобитной конечности. У Раlaeophonus при гребневидных органах были и рудименты телоподитов (рис. 39, В).На 4 последующих сегментах, вероятно, сидели жаберные ножки, хотя они сохранились плохо. Дыхалец, которые имеются на этих сегментах у современных скорпионов, у Palaeophonus, во всяком случае, не было. Метасома состояла из шести сегментов и непарного придатка анальной лопасти. Первый сегмент метасомы приблизительно одной ширины с мезосоматическими сегментами, остальные образуют узкий «постабдомен». Они были покрыты ребрышками, как у современных скорпионов, и, как у этих последних, тергит и стернит каждого сегмента были слиты между собой. Последний сегмент метасомы скорпионов несет анальное отверстие и является, вероятно, анальным сегментом, т.е. продуктом слияния последнего сегмента тела и анальной лопасти. Как и у эвриптерид, он несет непарный придаток, у водных скорпионов снабженный изогнутым крючком, сходным с таковым их современных родичей.

По расчленению тела Palaeophonus ничем принципиально не отличается от эвриптерид и близок к ним по набору конечностей. Его особенности почти не выходят на пределы того многообразия, которое свойственно этим последним. Подобно эвриптеридам, это было водное животное, жившее, вероятно, внеглубокой части моря. Если бы не наземные скорпионы последующих эпох (подотряд Dionychopodes, двукогтистые), к которым силурские морские скорпионы так близки, вряд ли кому-либо пришло бы в голову выделять этих последних из отряда Eurypteroidea.

Dionychopodes известны с карбона и в эту эпоху были представлены уже многочисленными родами, из которых лишь немногие (Palaeoscorpiones) сколько-нибудь существенно отличались от современных скорпионов, тогда как другие должны быть отнесены к тому же отделу Neoscor-piones, к которому относятся и современные скорпионы.

В чем же заключается отличие наземных Dionychopodes (рис. 39, Б и В)от морских Apoxypodes? Первое отличие заключается в том, что метастом наземных форм (рис. 39, Г)увеличивается в размерах и вдвигается между основаниями ног, так что две последние пары ног теряют коксальные эндиты, а рот укорачивается. Фактически рот современных скорпионов представляет собой небольшое отверстие, ограниченное со спинной стороны основанием верхней губы, с брюшной стороны – коксами 1 и 2-й пар ног; отростки этих кокс (эндиты) вытянуты вперед и образуют дно так называемой предротовой полости; крышу ее образует верхняя губа, с боков предротовая полость ограничена коксами педипальп. Второе отличие современных скорпионов от силурских заключается в строении ног. Ноги значительно удлиняются, членики их дифференцируются, одни из них остаются короткими, другие удлиняются; из цилиндрических членики ног становятся плоскими. Наконец на концах ног развивается пара коготков, как у большинства наземных членистоногих. Большинство этих изменений является приспособлениями к наземному образу жизни. Третье отличие: вместо жаберных ножек, на 10–13-м сегментах тела появляются 4 пары дыхалец, ведущих в легочные мешки. Это изменение также является приспособлением к наземной жизни.

Из всех этих изменений только укорочение рта и связанная с ним утеря базэндитов задними парами ног представляют некоторое увеличение степени гетерономности высших скорпионов по сравнению с Palaeophonus и эвриптеридами.

В целом, наземные скорпионы поразительно мало отличаются от Palaeophonus, в частности и дифференцировка тагм в обеих группах совпадает. Рудиментарный 7-й сегмент, который мы видели у мечехвоста, имеется и в развитии скорпионов и несет у них зачатки пары конечностей, впоследствии бесследно исчезающие. У взрослого скорпиона в составе наружного скелета склериты 7-го сегмента не представлены, но сохранились пара боковых артерий и пара лигаментов сердца, принадлежащих этому сегменту. Надо думать, что этот сегмент имелся и в развитии эвриптерид. Анатомическая близость между скорпионами и эвриптеридами настолько велика, что скорпионов почти можно назвать наземными эвриптеридами. Благодаря наличию приспособлений к наземному образу жизни, скорпионы и другие отряды наземных хелицеровых обычно объединяются в один класс паукообразных – Arachnoidea. Однако класс паукообразных в таком объеме, несомненно, является искусственным. Скорпионы стоят ближе к эвриптеридам, чем к некоторым из отрядов паукообразных, например к бихоркам (Solifugae) или к Palpigradi. Ввиду этого правильнее всех хелицеровых рассматривать как один класс, а эвриптерид и мечехвостов считать отрядами этого класса наряду с отдельными наземными отрядами. Термин «паукообразные» можно сохранить в качестве собирательного названия для наземных хелицеровых.

Рис. 39. Наружное строение скорпионов

А – Palaeophonus nuncius, со спинной стороны; Б – P. caledonicus, с брюшной стороны (силур, реставрация, из Бялыницкого-Бирули); Buthus eupeus, самка: В – со спинной стороны; Г – с брюшной стороны (по Бялыницкому-Бируле)

1–6 в – сегменты метасомы (из них 6-й – анальный сегмент); 7 – подвижно сочлененный придаток тельсона; 8 – хвостовой шип; 9 – карапакс (спинной щит просомы); 10 – стернит 9-го сегмента; 11 – «sternum»; 12 – гребневидный орган (9-й сегмент); 13 – легочные отверстия; I–V I – сегменты мезосомы, не включая прегенитальной; бд = бедро (femur); к – ляжка (соха);. н₁- н₄ – ноги; пат – patella; пдп – педипальпы; тар – tarsus + praetarsus; тиб – голень (tibia); тр – вертлуг (trohanter); хл – хелицеры

Поиск по сайту: