Мечехвост — древнейшее членистоногое животное

Мечехвост — животное возрастом 500 миллионов лет. Таких называют живыми ископаемыми. Первые мечехвосты появились в Ордовикский период Палеозойской эры. Это за 200 миллионов лет до динозавров, которые подверглись массовому вымиранию на границе  Мезозойской и Кайнозойской эр. Таких вымираний за последние 500 миллионов лет было 5. Животное мечехвост пережило все.

История и биологическая принадлежность вида

Мечехвосты относятся к хелицеровому подтипу членистоногих. Хелицеры — ротовые придатки. Они похожи на конечности с когтями, только на голове, а не теле. Фактически хелицеры являются формой верхней челюсти, хоть и причисляются к ногам. Хелицеры, наравне с мечехвостами, есть у пауков, клещей, скорпионов. Их образ проще всплывает в сознании, поскольку они более распространены и тоже являются хелицеровыми.

В хелицеровом подтипе членистоногих мечехвосты причислены к классу меростомовых. Это наиболее древний в подтипе класс. Его представители, в основном, водные и дышат жабрами. Не секрет, что жизнь на Земле зародилась именно в воде. Это произошло в Докембрийскую эру. Она длилась около 4,6 миллиардов лет и перешла в Кембрийскую как раз на границе возникновения мечехвостов.

Расцвет мечехвостов пришелся на Юрский и Триасовый периоды Мезозойской эры, начавшейся 230 миллионов лет назад. К этим эрам относится большинство находимых археологами отпечатков и окаменелостей животного.

Описание и особенности мечехвостов

Названием животное обязано мечевидному хвосту. Его еще именую шипом. Членистоногое рулит им в воде и помогает себе подняться, если упало на спину. В остальном внешность и строение мечехвоста таковы:

• Тело состоит из головогруди и брюшка. Они подвижно соединены.
• Сверху головогрудь, брюшко и хвост имеют хитиновый щит — наружный скелет. Спереди край щита острый. Это помогает мечехвостам зарываться в песок, маскируясь и прячась от опасности. Впрочем и в горизонтальном положении щит защищает не только благодаря своей твердости. По цвету и форме он напоминает камень на дне.
• У мечехвоста две пары глаз. Одна сложная. Эти глаза расположены по бокам головогруди. В центре располагается пара простых глаз.
• Рот находится снизу головогруди, имеет форму щели.
• Шесть пар конечностей расположены вокруг ротовой щели. Первая пара — хелицеры. Они состоят из трех члеников. Ими животное размельчает пищу. На остальных пяти парах конечностей мечехвост передвигается, когда на дне. Предпоследние три пары заканчиваются клешнями. Ими членистоногое захватывает пищу. На конце ног из последней пары есть шипы и коготки. Они служат опорой животного для устойчивости в грунте при его рытье.
• У основания всех ног на головогруди есть жевательные отростки. Ими животное частично измельчает пищу до передачи на хелицеры.
• Еще 6 пар конечностей крепятся на брюшке. Таким образом, в общем, у мечехвоста 12 пар ног. Но, брюшные ножки листовидные, недоразвитые. На них расположены жаберные щели. Для их защиты первая пара листовидных конечностей складывается в жаберные крышки.
• Брюшко мечехвоста сложено из 6 сегментов. У большинства видов они слитные.

Мечевидный шип, по мнению ученых, — производная брюшка. Данные эмбриологии показывают, что хвост сложился в процессе эволюции из еще трех брюшных сегментов. Они присоединились к тельсону — анальной лопасти. Такая есть, к примеру, у современных ракообразных.

Благодаря такому строению, мечехвост на фото смотрится экзотично. Сверху животное чем-то напоминает окостеневшего ската. Снизу мечехвост простому обывателю больше напоминает жука, таракана, или краба. С научной же точки зрения максимальное родство есть со скорпионом.

Древние мечехвосты немногим отличались в  строении. По окаменелостям сделаны выводы, что у предков современных видов были:

• Не 3, а 14 сегментов брюшка. Одиннадцать из них были узкими и не сросшимися;
• Вместо мечевидного отростка — только тельсон;
• Седьмая пара ног на головогруди. От этих конечностей у современных мечехвостов сохранились лишь рудименты.

По цвету все мечехвосты коричневые. Оттенки бывают разные, к примеру, с примесью серого, или охры.

Внутреннее строение мечехвостов

В теле мечехвоста выделяют 6 систем.

Наименее развиты органы чувств. Они ограничены парой ложносложных глаз и срединными простыми глазками. Прочих органов чувств животное лишено, соответственно. Ориентируется исключительно по визуальному ряду. Пищеварительная система животного состоит из: средней и задней кишок, пары печеночных придатков, жевательного желудка с хитиновой выстелкой и пищевода.

Выделительная система состоит из четырех пар почек. У мечехвостов их именуют коксальными железами. От желез отходит два общих протока, ведущие к отверстию у основания пятой пары ног на головогрудке. Нервная система мечехвоста представлена не разделенным на отделы мозгом, связанным нейронами с глазами и сетью из шести пар нервов.

Они составляют брюшную цепочку. Она дает импульсы всем 12 парам конечностей. В нервной системе мечехвоста 6 пар ганглиев — нервных узлов. Последний из них сложный, получен путем слияния нескольких отдельных узлов. Половая сфера живого ископаемого раздельнополая. Органы расположены на первом сегменте брюшка и защищены жаберными крышками.

В центре кровеносной системы мечехвоста — трубчатое сердце. Оно снабжено 8 парами остий. Так называют отверстия для всасывания гемолимфы из полости тела. Забрав ее, ости закрываются клапанами. Теперь открываются сердечные отверстия, перегоняя гемолимфу в артерии. Сердце мечехвоста расположено в спинном отделе. Газообмен проходит в брюшных ножках с жабрами.

Кровь мечехвоста насыщена гемоцианином. Это дыхательный пигмент, перетаскивает кислород. Присоединяя его, пигмент образует пероксокомплекс меди. Он придает крови мечехвоста голубой цвет. Голубая кровь мечехвоста используется в лабораториях, фармакологии. Литр стоит более 15 тысяч долларов. Это стоит отдельного рассмотрения.

Польза мечехвоста для человека

Голубая кровь животного, кроме меди и гемоцианина, содержит свертывающий агент LAL. Это сокращение от Limulus amebocyte lysate. Так вещество назвал в 1970 Фредерик Бэрнс. Он изучал иммунную систему мечехвостов. Для ее проверки Фредерик ввел в кровоток животного воду с болезнетворными бактериями. Кровь свернулась до состояния желе.

Ученый вычислил ответственное за это вещество и дал ему название. Вычислил Фредерик и то, зачем кровь мечехвостов сворачивается. Это защитный механизм, блокирующий распространение патогена по организму. В среде желе болезнетворные организмы буквально вязнут.

Люди используют это:

• Устанавливая, заражены ли пробирки и прочий фармакологический и медицинский инвентарь.
• Проверяя чистоту вакцин, то есть отсутствие в них бактерий, например, сальмонеллы.

Для этого в год вылавливают примерно 600 тысяч мечехвостов. Их кровеносная система открытого типа позволяет отдавать часть ее содержимого с последующим восстановлением животного. Дойка мечехвостов ослабляет их. Примерно треть животных не переживают процесс.

Еще 10-25% особей по данным Bisiness Insider погибают в течение 2 недель после дойки. Осуществив ее, люди отпускают животных обратно в воду. Синтетического аналога, с помощью которого пациенты всего мира смогут безбоязненно принимать лекарства и ставить вакцины, пока, нет.

Виды мечехвостов

До наших дней дожили 4 вида мечехвостов. Первый вид на латыни именуется Carcinoscorpius rotundicauda. Иначе его называют Мангровым подковообразным крабом. Еще можно встретить имя — Подковообразный краб с длинным хвостом.

Несмотря на удлиненный хвост, Мангровый мечехвост самый маленький среди живущих на планете видов. Длина тела взрослого животного составляет 28-31 сантиметров. Ширина панциря при этом 16 сантиметров. В некоторых регионах обитания Мангрового мечехвоста, самки вида (они всегда больше самцов) достигают 40 сантиметров в длину и 20 в ширину.

Живет Carcinoscorpius rotundicauda на полуострове Малайзия, в Индонезии. Может встречаться и в других регионах Индо-Западной части Тихого океана. Иначе говоря, ареал вида ограничен Азией, субтропическими и тропическими местностями этой части света. Что касается остальных трех видов доживших до наших дней мечехвостов:

1. Limulus polyphemus. Иначе именуется Атлантическим мечехвостом. Отсюда понятно, где мечехвост обитает. Нужно искать на Атлантическом побережье Северноей Америки южнее Новой Шотландии. Особенно много представителей вида в Мексиканском заливе. Длина Атлантического мечехвоста от 50 до 70 сантиметров.

1. Tachypleus gigas. Еще называется Южный подковообразный краб. Обитает в прибрежных водах Юго-Восточной Азии. В длину представители вида достигают 50 сантиметров. Ширина тела до 27 сантиметров. В хитиновом панцире-экзоскелете преобладает темно-зеленый оттенок. Еще панцирь этого мечехвоста отличается увеличенной лобовой частью.

1. Tachypleus tridentatus. Тоже азиатский вид, но выдерживает более холодную температуру воды и, поэтому, распространен шире: воды КНР, Индонезии, Малайзии, Филиппин, Японии, Вьетнама, Тайвани. Второе название — Китайский подковообразный краб. Мечехвост достигает в длину 90 сантиметров, крупнее всех прочих видов. Еще одно отличие — три маленьких шипа на задней части тела. Они дополняют основной вырост-хвост.

В отложениях Юрского периода, наравне с отличающимися от современных видами мечехвостов, есть и почти идентичные четырем живущим подтипам. Это позволяет причислить их к живым ископаемым, поскольку за миллионы лет животные не изменились.

Образ жизни и среда обитания мечехвостов

В каком бы регионе не обитали мечехвосты, они занимают прибрежные области соленых и солоноватых вод до глубин 5-40 метров (в зависимости от вида). Дно живые ископаемые предпочитают песчаное или илистое. На каменистом животным сложно зарываться в случае опасности. Все виды мечехвостов держатся у дна. Исключение — Tachypleus gigas. Он плавает у поверхности.

Необходимая мечехвостам температура воды — от +18 градусов Цельсия. Большинству видов нужно минимум 22 градуса. Столько же нужно для формирования молоди всех видов живого ископаемого. Именно поэтому животные держатся у берега и только в тропических и субтропических регионах.

Эти требования, как и перечисленная в главе «Виды» география распространения мечехвостов, не позволяют обитать в водах России. Меж тем, в интернете периодически появляются материалы о встречах на просторах страны с живыми ископаемыми. Как правило, с мечехвостами путают щитней.

Некоторые из их видов, впрочем, тоже живые ископаемые, пережили 300 миллионов лет. Щитни относятся к ракообразным, напоминают простому обывателю накрытую сверху хитиновым щитом сороконожку. Вместо одного шипа сзади торчит две антенны.

Как и мечехвосты, щитни обитают в воде, но в пресной. Чаще всего, российских живых ископаемых можно встретить в больших лужах, даже в городах, а также, в стоячих озерах и болотцах. Мечехвосты же морские, если и заходят в реки, то в солоноватые устья на стыке с океаном.

Итак, мечехвост в России — миф. Исключением могут стать редкие находки на южных границах Восточного побережья РФ, где она смотрит на Японии. Вспомним, что Tachypleus tridentatus обитает в водах страны Восходящего Солнца.

Рацион мечехвостов

Мечехвост опасен для моллюсков, кольчатых червей, небольших рыб и морских беспозвоночных, поскольку является хищником. Охотясь на моллюсков, мечехвосты выбирают особи с более тонкой раковиной. Известны случаи дополнения мечехвостами своего рациона небольшим количеством водорослей.

Пищу живые ископаемые ищут там, где обитают. Значит, три вида животного охотятся у дна, а Tachypleus gigas — у поверхности моря. На самих же мечехвостов тоже ведется охота. Ископаемыми не прочь полакомиться морские черепахи, некоторые рыбы, чайки. Последние атакуют только тех животных, которые перевернулись кверху брюхом.

Размножение и продолжительность жизни

Большинство видов мечехвостов достигают половой зрелости к 4-6 годам. На их протяжении самцы  линяют 10-14 раз, а самки — 12-20. Линька заключается в скидывании хитинового панциря и резком увеличении в размере, пока новая оболочка формируется и твердеет.

Достигнув половой зрелости, мечехвосты уже не линяют. Соответственно, к 4 годам животные полностью вырастают. Вырастают они из яиц диаметром примерно 4 миллиметра, которые потом превращаются в личинки. Длина личинки равна  6-10 миллиметрам. На этой стадии развития у животного нет хвоста-меча.

Яйца мечехвосты откладывают в грунт берегов. Соответственно, для размножения животные выходят из воды. За ее пределами каждая самка оставляет около 100 тысяч яиц. До половой зрелости доживут примерно 10 мечехвостов. Вылупившись из яиц, мечехвосты находятся в стадии личинки всего 1 неделю. Потом происходит первая линька.

После нее животное уже схоже со взрослой особью, но хвост слегка недоразвит. Представители некоторых видов мечехвостов доживают до 20-30 лет. Но, этим срокам, как и популяции в целом, угрожает активное использование человеком. Численность  живых ископаемых сокращается.

Интересные факты о мечехвостах

Иногда мечехвостами называют других животных. У большинства из них истинные названия немного иные, но, в народе укоренились и ошибочные версии. Примером служит рыба меченосец. У этой рыбки есть острый и удлиненный вырост хвостового плавника. Ему-то животное и обязано названием.  Есть подвиды — красный мечехвост и берлинский. Как видно, аквариумисты преобразовали имя рыбы. При этом, с истинными мечехвостами она не имеет ничего общего.

К прочим интересным фактам о мечехвостах относятся:

• На заре 20 века в США считали, что мечехвосты вредят рыболовству. За каждого выловленного животного причиталась выплата 5 центов. Из-за этого популяция резко сократилась, хоть тогда хелицеровых еще и не применяли в фармакологии.
• Яйца мечехвостов — деликатес в среде коренного населения Америки. Некоторые индейцы до сих пор любят полакомиться найденными в песке яйцами.
• За изучение необычных глаз живого ископаемого в 1967 году была вручена Нобелевская премия.
• С эволюционной точки зрения мечехвосты — тупиковая ветвь. Представители рода не дали начала не одному более развитому, современному виду.

А еще у живых ископаемых обнаружена полногеномная дупликация. Ранее, считалось, что на нее способны только позвоночные животные. На заре их эволюции, как установили ученые, такая дупликация произошла дважды и дала преимущество в виде большого количества новых генов.

Генетики считают это одной из причин успеха развития человеческого вида. На примере меченосцев доказали, что полногеномная дупликация была и у непозвоночных. Но, живым ископаемым это не дало толчка к эволюционному развитию.

Для справки, дупликация генов — их удвоение. Это эволюционный механизм ускорения развития организмов, поскольку видоизменяться гены могут ограниченно и затяжно во времени. Копии генов накапливают различия в разы быстрее оригинальных ДНК, что и дает эволюционный толчок.

Изучение генома Атлантического мечехвоста, опубликованное в 2014 году, показало, что у животного вместо одного Нох-кластера их четыре. Они расположены в разных хромосомах, как у млекопитающих. Это заинтересовало самого Питера Холланда — знаменитого исследователя вопроса связи эволюции видов с эволюцией генома.

Холланд исследовал на предмет полногеномной дупликации остальные виды мечехвостов, кроме уже изученного Атлантического. У прочих тоже обнаружились дополнительные ДНК. Это первое в истории свидетельство полномасштабной дупликации у линяющих животных.

Видео о мечехвосте