فرادرسبندپایان چیست؟ — انواع، ویژگی ها، نامگذاری و رده بندی
بندپایان بی‌مهرگانی هستند که پاهای بندبند دارند. شاید با دقت در ساختار بدنی جانورانی مانند عنکبوتها یا خرچنگ‌ها متوجه این پاهای بندبند و مفصلی آنها شده باشید. بند پایان حدود ۷۵ درصد از تمام جانوران روی زمین را تشکیل میدهند و نقش عمده‌ای در حفظ اکوسیستم‌ها به عنوان گرده‌افشان، بازیافت‌کننده مواد غذایی، لاشه‌خواری و تولید غذا برای سایر حیوانات دارند. در این مقاله از مجله فرادرس به طور کامل به بررسی و تعریف بندپایان، انواع آنها، رده‌بندی، ساختارهای بدنی و نقش آنها در اکوسیستم می‌پردازیم.
بندپایان چیست؟
بندپایان شامل گروه بسیار متنوعی از گونهها مانند حشرات، سختپوستان، عنکبوتها، عقربها و صدپاها هستند. تعداد گونههای بندپایان بسیار بیشتر از گونههای موجود در تمامی شاخههای دیگر است و فراوانترین انواع بندپایان، حشرات هستند که تنوع گونهای آنها احتمالاً به میلیونها عدد میرسد.
بندپایان از بیمهرگان هستند، یعنی اسکلت و ستون فقرات داخلی ندارند. علیرغم این تنوع باورنکردنی، طرح اولیه بدن بندپایان نسبتاً ثابت است. بندپایان یک کوتیکول سفت دارند که عمدتاً از کیتین و پروتئین ساخته شده است و یک اسکلت بیرونی را تشکیل میدهد که ممکن است با کربنات کلسیم بیشتر سفت شود.
ویژگی های بندپایان
بندپایان در شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی وجود دارند، اما برخی از ویژگی‌های مشترک دارند. به عنوان مثال، همه بندپایان دارای بدن تقسیم‌شده هستند. به یک مگس خانگی معمولی نگاه کنید. آیا می‌توانید سه بخش بدن آن را ببینید؟ سر، قفسه سینه و شکم در این جانور وجود دارد. عنکبوت فقط دو قسمت از بدن دارد، شکم را می‌بینیم، اما سر و قفسه سینه با هم ادغام شده و یک سفالوتوراکس را تشکیل میدهند. قسمت سر اکثر بندپایان شامل دهان، شاخک (آنتن) و چشمهای ساده یا مرکب است. اعضای شاخه بندپایان، گروه متنوعی از حیوانات از جمله حشرات، سخت پوستان، عنکبوتها، عقربها و صدپاها هستند. در ادامه ۵ ویژگی اصلی بندپایان را بررسی کرده‌ایم.
بندپایان از بی مهرگان هستند
بندپایان بی‌مهره هستند، به این معنی که بدن آنها استخوان‌های داخلی برای حمایت ندارد. برای جبران این مسئله، آنها یک اسکلت بیرونی سخت ساخته شده از کیتین، مخلوطی از لیپیدها، کربوهیدرات‌ها و پروتئین تولید میکنند که بدن آنها را مانند یک زره پوشانده و محافظت میکند.
چرا بندپایان پوست اندازی می کنند ؟
با رشد بندپایان، آنها باید اسکلت بیرونی خود را بریزند یا پوست‌اندازی کنند. آنها ابتدا اسکلت‌های خارجی جدید و نرم‌تری در زیر اسکلت‌های قدیمی تولید میکنند. هنگامی که پوشش‌های قدیمی و سفت‌شده آنها می‌شکند و می‌ریزند، اسکلت‌های بیرونی جادارتر، هرچند نرم، ظاهر میشوند. بندپایان در طول فرآیند پوست اندازی فوق‌العاده آسیب‌پذیر هستند و اغلب تا زمانی که اسکلت بیرونی جدیدشان سخت شود پنهان میشوند.
بندپایان بدن بند بند دارند
بندپایان دارای بدن‌هایی هستند که در داخل و خارج تقسیم شدهاند. تعداد بخش‌ها به گونههای فردی بستگی دارد. به عنوان مثال، هزارپاها تعداد بندهای بیشتری نسبت به خرچنگ‌ها دارند. نام بندپایان در واقع از واژه یونانی (Arthro) به معنی «مفصل» و (Pod) به معنای «پا» گرفته شده است. همه بندپایان دارای اندام‌های مفصلی هستند که به اسکلت بیرونی سخت خود متصل شدهاند و امکان انعطاف و حرکت را فراهم میکند. مفاصل عموماً فقط در یک جهت خم میشوند، اما امکان اعمال شکاری و دفاعی کافی را فراهم میکنند.
بندپایان گردش خون باز دارند
بندپایان دارای سیستم گردش خون باز هستند. این بدان معناست که به جای یک سیستم گردش خون بسته از وریدها و مویرگ‌های به هم پیوسته، خون بندپایان از طریق فضاهای باز به نام سینوس پمپ میشود تا به بافت‌ها برسد. هموکوئل، حفره داخلی بندپایان، اندام‌های داخلی آن را در خود جای میدهد و همولنف آنها مشابه خون از طریق آن در گردش است. با این حال، بندپایان قلب دارند که خون را به هموکوئل پمپ میکند.
بدن بندپایان تقارن دو طرفه دارد
بدن انواع بندپایان را می‌توان به صورت عمودی به دو تصویر آینه‌ای تقسیم کرد. به این تقارن دو طرفه می‌گویند. بندپایان نیز همانند بسیاری از حیوانات دیگر مانند ماهی، موش و حتی انسان این تقارن دوطرفه را دارند. جانوران دیگر مانند چتر دریایی و ستاره دریایی تقارن شعاعی از خود نشان میدهند، در حالی که مرجان و اسفنج دریایی نامتقارن هستند و هیچ الگوی مشخصی از خود نشان نمی‌دهند.
سیستم عصبی نردبانی دارند
سیستم عصبی آنها «نردبان مانند» است، با طناب‌های عصبی شکمی دوتایی که از تمام بخش‌ها عبور میکنند و گره‌های زوجی را در هر بخش تشکیل میدهند. سر آنها از ادغام تعداد متفاوتی از بخش‌ها تشکیل میشود و مغز آنها از ادغام عقده‌های این بخش‌ها تشکیل میشود و مری را احاطه میکند. سیستم تنفسی و دفعی بندپایان بسته به محیط زیست و زیر شاخه‌ای که به آن تعلق دارند، متفاوت است.
بندپایان انواع روش تولید مثلی دارند
تولید مثل و رشد آنها متفاوت است. همه گونههای زمینی از لقاح داخلی استفاده میکنند، اما گاهی اوقات این امر با انتقال غیرمستقیم اسپرم از طریق یک زائده یا زمین است. گونههای آبزی از لقاح داخلی یا خارجی استفاده میکنند. تقریباً همه بندپایان تخم می‌گذارند، اما بسیاری از گونهها پس از بیرون آمدن تخم‌ها در مادر، به صورت زنده به دنیا می‌آورند و تعداد کمی مانند شته‌ها واقعاً زنده‌زا هستند. فرزندآوری‌های بندپایان از بالغ‌های مینیاتوری گرفته تا پوره‌ها و کرم‌ها که فاقد اندام‌های مفصلی هستند و در نهایت دچار دگردیسی کامل میشوند تا شکل بالغ را به وجود آورند.
بندپایان چشم مرکب و سلول های پیگمنت دار دارند
بندپایان از ترکیبی از چشمهای مرکب و سلولهای پیگمنت‌دار برای بینایی استفاده میکنند. در بیشتر گونهها، غلاف تنها می‌تواند جهتی را که نور از آن میآید تشخیص دهد، و چشمهای مرکب منبع اصلی اطلاعات هستند. چشمهای اصلی عنکبوتها سلول‌هایی هستند که میتوانند تصاویر را تشکیل دهند و در موارد معدودی می‌تواند برای ردیابی طعمه بچرخد. بندپایان همچنین دارای طیف وسیعی از حسگرهای شیمیایی و مکانیکی هستند که عمدتاً بر اساس تغییرات بسیاری از موها شناخته شده به عنوان (Setae) است که از طریق کوتیکول آنها بیرون می‌زند.
بندپایان کجا زندگی می کنند؟
بندپایان میتوانند در خشکی یا در آب شیرین زندگی کنند. در آب‌های شیرین، بیشتر خرچنگ‌ها و بازوپایان در آب‌های شیرین زندگی میکنند. برخی از اعضای گروه‌های دیگر نیز در آب‌های شیرین زندگی میکنند، مانند دوپایان، خرچنگ‌ها، میگوها، ایزوپودها و استراکدها. تخمین زده میشود که تعداد گونههای بندپایان بین ۵ تا ۱۰ میلیون متفاوت است و بیش از ۸۰ درصد از همه گونههای جانور زنده شناخته شده را تشکیل میدهند. آنها اعضای مهمی از اکوسیستم‌های دریایی، آب شیرین، زمینی و هوایی هستند و یکی از دو گروه اصلی جانوری هستند که با زندگی در محیط‌های خشک سازگار شدهاند.
جانوران آب شیرین با ایجاد مکانیسم‌هایی که از ورود آب به بدن جلوگیری میکنند و با زیستگاه خود سازگار میشوند. اگرچه مایعات داخل بدنشان رقیق‌تر از محیطشان است، اما در برابر خروج یون‌ها از بدنشان به محیط اطراف مقاومت میکنند. کوتیکول سختپوستان تقریبا غیر قابل نفوذ است. بنابراین، آب نمی‌تواند به بدن آنها نفوذ کند. آبشش‌ها تنها قسمت قابل نفوذی هستند که امکان تبادل گاز را فراهم میکند. بنابراین، آبشش‌ها مسئول تنظیم اسمزی در سختپوستان هستند.
سختپوستان اسیدهای آمینه را از ماهیچه‌ها به خون خود آزاد میکنند تا در برابر رقیق شدن آب در بدن خود مقاومت کنند. آنها از طریق اندام‌های دفعی از شر آب اضافی بدن خود خلاص میشوند. گونههای نیمه‌زمینی مانند خرچنگ کمانچه نواز، زندگی خود را بین هوا و آب می‌گذرانند. آنها مایعاتی در بدن خود دارند که باعث میشود بدن آنها دارای فشار اسمزی نسبتاً بالایی باشد. به عنوان مثال، خرچنگ‌های خشکی (نماینده یک خانواده کامل از دوپایان) دارای آبشش‌های سفت شدهاند که مانند ریه عمل میکنند و اجازه تبادل گازی را میدهند که آنها را قادر می‌سازد در آب یا روی خشکی زندگی کنند. با وجود اینکه آنها بیشتر در خشکی زندگی میکنند، در دریا تولید مثل میکنند و تخم‌های خود را به طور مستقیم رها کرده تا رشد کنند.
پوست اندازی بندپایان
اسکلت بیرونی بندپایان نمی‌تواند کشیده شود و در نتیجه رشد را محدود میکند. بنابراین، بندپایان، اسکلت بیرونی خود را با انجام «پوست‌ریزی» (Ecdysis)، یا ریزش اسکلت خارجی قدیمی پس از رشد اسکلت جدید که هنوز سخت نشده است، جایگزین میکنند. چرخه‌های پوست‌اندازی تقریباً به طور مداوم انجام میشود تا زمانی که بندپایان به اندازه کامل برسند. مراحل رشد بین هر پوست‌اندازی (اکدیزیس) تا رسیدن به بلوغ جنسی، «سن» (Instar) نامیده میشود. تفاوت بین سنین اغلب در تغییر نسبت بدن، رنگ‌ها، الگوها، تغییر در تعداد قسمتهای بدن یا عرض سر دیده میشود. پس از پوست‌اندازی، یعنی از بین بردن اسکلت بیرونی، بندپایان جوان به چرخه زندگی خود ادامه میدهند تا زمانی که دوباره شفیره شوند یا پوست‌اندازی کنند.
پوست اندازی بند پایان چگونه است؟
در مرحله اولیه پوست اندازی، حیوان تغذیه را متوقف میکند و اپیدرم آن مایع پوست اندازی آزاد میکند، مخلوطی از آنزیم‌ها که اندوکتیکول را هضم میکند و در نتیجه کوتیکول قدیمی را جدا میکند. این مرحله زمانی شروع میشود که اپیدرم یک اپیکوتیکول جدید ترشح میکند تا از آنزیم‌ها محافظت کند و اپیدرم اگزوکوتیکول جدید را در حالی که کوتیکول قدیمی در حال جدا شدن است ترشح میکند. هنگامی که این مرحله کامل میشود، حیوان با مصرف مقدار زیادی آب یا هوا بدن خود را متورم میکند و این باعث میشود که کوتیکول قدیمی بر روی نقاط ضعف از پیش تعریف شده در جایی که اگزوکوتیکول قدیمی نازک‌ترین بود تقسیم شود.
معمولاً چند دقیقه طول می‌کشد تا حیوان از کوتیکول قدیمی خارج شود. در این مرحله، حیوان جدید چروکیده و آنقدر نرم است که نمی‌تواند خود را نگه دارد و حرکت آن بسیار دشوار است و اندوکتیکول جدید هنوز تشکیل نشده است. حیوان به پمپاژ کردن خود ادامه میدهد تا کوتیکول جدید را تا حد ممکن بکشد، سپس اگزوکوتیکول جدید را سخت میکند و هوا یا آب اضافی را از بین می‌برد. در پایان این مرحله، اندوکتیکول جدید تشکیل شده است. سپس بسیاری از بندپایان کوتیکول دور ریخته شده را می‌خورند تا مواد آن را بازیابند.
از آنجایی که بندپایان تا زمانی که کوتیکول جدید سفت نشود، محافظت نشده و تقریباً بی‌حرکت هستند، هم در خطر به دام افتادن در کوتیکول قدیمی و هم در معرض حمله شکارچیان هستند. پوست‌اندازی ممکن است مسئول ۸۰ تا ۹۰ درصد از مرگ و میر بندپایان باشد.
بدن بند پایان چگونه است؟
بدن بندپایان نیز به صورت داخلی تقسیم شده است و سیستم عصبی، عضلانی، گردش خون و دفع دارای اجزای مکرر است. بندپایان از دودمان حیواناتی می‌آیند که دارای یک حفره غشایی بین روده و دیواره بدن هستند که اندام‌های داخلی را در خود جای میدهد. اندام‌های قوی و تقسیم‌بندی شده بندپایان، نیاز به داشتن اسکلت‌های شبیه انسان، به عنوان یک اسکلت هیدرواستاتیک که ماهیچه‌ها آن را فشرده کنند تا شکل بدن را تغییر داده و در نتیجه آن را قادر به حرکت کند، از بین می‌برد. از این رو اسکلت بندپایان به مناطق کوچکی در اطراف سیستم تولید مثل و دفع کاهش می‌یابد. جای آن تا حد زیادی توسط هموکوئل گرفته شده است، حفره‌ای که بیشتر طول بدن را می‌گذراند و خون از طریق آن جریان دارد.
