Как морской паук получает и переносит кислород

Морские пауки получают кислород через покровы, после чего его нужно распределить внутри тела. Для этого важны поры покрова и внутренние потоки жидкостей, вызываемые сокращениями кишечных выростов. Эти процессы исследуют отдельно.

Как кислород проходит через покров

В работе 2018 года исследовали газообмен антарктических морских пауков. Эти членистоногие не имеют жабр и используют покровы тела для поступления кислорода. Учёные проверяли разные возможные пути: через поры, непосредственно через остальной покров или совместно обоими способами.

По измерениям формы пор и различий содержания кислорода построили расчёт его прохождения. Такой перенос называют диффузией: молекулы перемещаются из области, где их больше, в область, где их меньше. Расчётные потоки затем сопоставляли с измеренным потреблением кислорода животными разных размеров.

Поток через поры оказался близким к величинам потребления. Это поддерживает участие пор в дыхании. Но совпадение расчёта с общим потреблением не является прямым наблюдением каждой молекулы на её пути и не отменяет ограничений принятой модели.

У более крупных животных объём пор увеличивался особенно сильно. Такая особенность помогает поддерживать поступление газа при росте размеров. Авторы обсуждали компромисс между дыханием и прочностью: покров должен выдерживать внешние воздействия, одновременно позволяя достаточный газообмен. Поэтому важны его устройство и свойства, а не только общая площадь поверхности.

Как сокращения кишечника помогают внутреннему переносу

Исследование 2017 года описало необычный способ перемещения кислорода внутри морских пауков. Сокращения разветвлённой системы кишечных выростов приводили в движение кишечную жидкость и гемолимфу. Гемолимфой называют внутреннюю жидкость кровеносной системы членистоногих, участвующую в переносе веществ.

Сокращения происходят последовательно вдоль стенки. Такой тип движения называют перистальтикой. Он знаком по продвижению содержимого пищеварительного тракта, однако здесь оказался связан и с внутренним газовым транспортом. Один орган поэтому может участвовать в нескольких задачах организма.

Это важно из-за медленного движения газов одной лишь диффузией на больших расстояниях. Внутренние потоки помогают распределять вещества там, где простого прохождения через наружный покров недостаточно для описания всей системы. Получение кислорода из воды и его дальнейшее перемещение остаются двумя частями общего процесса.

Работа показала ранее неописанный механизм у изученных животных. Она не превращает кишечник в воздушный мешок и не означает, что морской паук должен заглатывать пузырьки воздуха. Речь идёт о движении жидкостей, вызываемом сокращениями, и связанном с ним переносе кислорода внутри тела.

Что проверили при повышении температуры

В исследовании 2019 года сравнивали работоспособность антарктических морских пауков двух родов при четырёх температурах. Диапазон начинался возле обычных холодных условий и доходил до девяти градусов выше нуля. Внутри каждого сравнения учитывали животных разных размеров.

Проверяли предположение, что особенно крупные полярные животные должны сильнее страдать при нагреве из-за ограничений доставки кислорода. Повышение температуры действительно ухудшало работоспособность исследованных животных. Однако более крупные особи не оказались сильнее затронутыми, чем мелкие, как ожидалось по этому предположению.

При отдельном сравнении двух видов их переносимость различалась. Один поддерживал работоспособность при существенно более высоких температурах. Следовательно, размеры и принадлежность к виду дают разные сведения: нельзя заменить одно другим или назначить всем морским паукам единую температурную границу.

Изучение покровов также показало рост пористости с увеличением тела, особенно выраженный у одного вида. Авторы предположили, что это может компенсировать возросшую потребность и больший путь диффузии. Результат ограничивает конкретное объяснение полярного гигантизма, но не означает общей невосприимчивости морских пауков к нагреву или одинаковой устойчивости каждого животного.

Что показывает иллюстрация

На иллюстрации показан целый морской паук на грунте: небольшое туловище, длинные членистые ноги и вытянутый хоботок. Наружный портрет позволяет увидеть общую форму животного. Он не показывает микроскопические поры, внутренние сокращения кишечника или измеренную скорость переноса кислорода.