Sao biển Huệ

Sao biển Huệ là nhóm động vật biển thuộc lớp Crinoidea trong ngành động vật (Echinodermata). Chúng có thể sống ở cả vùng nước nông và độ sâu lên đến 9.000 mét (30.000 ft). Những loài không có cuống còn được gọi là 'sao biển lông' (feather stars).

Huệ biển có đặc điểm nổi bật là miệng nằm ở đỉnh, xung quanh là các cánh tay. Chúng có ruột hình chữ U, và hậu môn nằm cạnh miệng. Mặc dù mẫu cơ bản có 5 cánh tay đối xứng, nhiều loài huệ biển có nhiều hơn năm cánh tay. Huệ biển thường có một thân cây để bám vào nền, nhưng nhiều loài chỉ gắn vào một điểm khi còn non và sau đó bơi tự do khi trưởng thành.

Hiện nay chỉ còn khoảng 600 loài huệ biển tồn tại, nhưng chúng từng rất phong phú và đa dạng trong quá khứ. Một số lớp đá vôi dày từ giữa đến cuối thời kỳ Đại Cổ sinh gần như hoàn toàn được tạo thành từ mảnh vỡ huệ biển.

Hình thái học

Sao biển Huệ có ba phần chính: thân, đài hoa và cánh tay. Thân bao gồm các xương rỗng được kết nối bằng mô liên kết. Đài hoa có hình dạng giống chiếc cốc, chứa bộ phận tiêu hóa và cơ quan sinh sản, với miệng ở trung tâm phía trên và hậu môn xung quanh, điều này không phổ biến ở các động vật da gai khác. Cánh tay được chia thành năm phần đối xứng, chứa các xương nhỏ hơn và có lông mi giúp di chuyển các chất hữu cơ từ cánh tay về miệng.

Hầu hết các sao biển Huệ có thể bơi tự do và không còn cuống. Tuy nhiên, những loài sống ở vùng biển sâu vẫn giữ cuống dài đến 1 mét (3,3 ft), mặc dù thường ngắn hơn nhiều. Cuống mọc từ phía sau miệng và hình thành mặt trên giống như các loài sao biển và nhím biển, vì vậy sao biển Huệ khác biệt so với phần lớn các động vật da gai khác. Đế của cuống có một bộ phận hút hình đĩa và thường gắn với các lông gai.

Sinh học

Đặc điểm ăn uống

Sao biển Huệ ăn bằng cách lọc các hạt thức ăn nhỏ từ nước biển bằng các lông của chúng giống như vũ khí. Các ống chân được bao phủ bởi chất nhầy có khả năng bám dính thức ăn. Khi đã bắt được hạt thức ăn, các ống chân có thể đẩy nó vào rãnh chân mút, nơi các lông mi giúp chuyển chất nhầy về phía miệng. Thông thường, sao biển Huệ sống ở môi trường ít sinh vật phù du, do đó chúng có nhiều cánh tay hơn các loài sống trong môi trường giàu sinh vật phù du.

Miệng của sao biển Huệ dẫn đến một thực quản ngắn. Không có dạ dày thực sự, vì vậy thực quản kết nối trực tiếp với ruột. Ruột vòng quanh bên trong đài hoa và thường có nhiều ruột thừa, một số có thể dài hoặc phân nhánh. Phần cuối của ruột nối với một trực tràng cơ bắp ngắn, và từ đó thông ra hậu môn.

Kẻ săn mồi

Mẫu vật nhím biển Calocidaris micans được tìm thấy trong khu vực huệ biển Endoxocrinus parrae cho thấy có lượng lớn các phần thân cây nằm gần khu vực sinh sống của huệ biển. Ruột của nhím biển chứa các xương nhỏ liên kết với mô mềm, trong khi trầm tích địa phương chỉ có xương nhỏ mà không có mô mềm. Điều này gợi ý rằng nhím biển có thể là kẻ săn mồi của huệ biển, và huệ biển phải bỏ lại một phần thân của mình khi chạy trốn.

Nhiều hóa thạch của huệ biển gợi ý về các kẻ săn mồi trong quá khứ. Phân hóa thạch của cá và động vật chân đầu chứa xương huệ biển như Saccocoma từ kỷ Jura, trong khi phần thân huệ biển bị hư hỏng với vết cắn phù hợp với vết răng của cá da phiến coccosteid được phát hiện ở cuối kỷ Devon tại Ba Lan. Một số đài hoa của huệ biển từ kỷ Devon đến kỷ Than đá có vỏ ốc Platyceras, và một số ốc nằm trên hậu môn, cho thấy Platyceras có thể là động vật ăn phân hội sinh.

Hệ thần kinh

Hệ thần kinh của huệ biển được chia thành ba phần chính, với nhiều kết nối giữa chúng. Phần trên cùng tương tự như hệ thần kinh của các động vật da gai khác, bao gồm một trung tâm thần kinh quanh miệng và các dây thần kinh phân nhánh đến các cánh tay. Phần dưới bao gồm một vòng dây thần kinh thứ hai cung cấp hai nhánh dây thần kinh cho các cánh tay. Cả hai bộ dây thần kinh cảm giác đều nhạy bén, với bộ dây thần kinh thấp hơn hỗ trợ ống chân và các tua. Phần thứ ba của hệ thần kinh nằm dưới hai phần kia, chịu trách nhiệm cho các hành động cơ bắp. Nó tập trung vào một tế bào thần kinh gần đáy đài hoa, cung cấp một dây thần kinh duy nhất cho mỗi cánh tay và một số dây thần kinh cho cuống.

Sinh sản và vòng đời

Huệ biển là sinh vật phân tính, với sự phân chia giới tính rõ rệt. Chúng không có tuyến sinh dục riêng biệt mà sản xuất giao tử từ các tua sinh dục. Các tua này sau đó nứt ra để giải phóng tinh trùng và trứng vào biển. Trứng thụ tinh phát triển thành ấu trùng bơi tự do, có dạng hình thùng với các vòng lông con chạy quanh cơ thể và một chùm lông cảm giác ở đỉnh. Trong một số trường hợp, con cái có thể tạo điều kiện cho ấu trùng phát triển tạm thời trong các khoảng trống bên trong cánh tay. Thời gian tồn tại của ấu trùng bơi tự do chỉ kéo dài vài ngày trước khi ổn định và bám vào bề mặt. Sau đó, ấu trùng trải qua biến thái hoàn toàn để trở thành một cuống vị thành niên. Ngay cả những loài sao lông bơi tự do đôi khi cũng trải qua giai đoạn này, nhưng khi trưởng thành, chúng tách khỏi cuống. Trong khoảng từ 10 đến 16 tháng, huệ biển có thể tái sinh sản.

Di chuyển

Hầu hết các loài huệ biển hiện nay, như huệ biển sao lông, có thể bơi tự do và không có cuống khi trưởng thành. Các hóa thạch của những loài có thể bơi tự do bao gồm Marsupitsa, Saccocoma và Uintacrinus. Vào năm 2005, một loài huệ biển có cuống được phát hiện có khả năng di chuyển trên đáy biển ở đảo Grand Bahama. Trước đó, tốc độ di chuyển nhanh nhất của huệ biển ghi nhận là 0,6 m/h (2 ft/h) hay 0,167 mm/s. Tuy nhiên, ghi chép năm 2005 cho thấy huệ biển có thể di chuyển nhanh hơn nhiều, với tốc độ 4–5 cm/s (144 đến 180 m/h).

Tiến hóa

Nguồn gốc

Nếu không tính loài huệ biển bí ẩn Echmatocrinus từ đá phiến sét Burgess, nhóm huệ biển được biết đến sớm nhất có nguồn gốc từ kỷ Ordovic. Có hai giả thuyết chính về nguồn gốc của nhóm này: quan điểm truyền thống cho rằng huệ biển tiến hóa từ nhóm blastozoans, trong khi giả thuyết phổ biến hơn cho rằng chúng tách ra từ loài edrioasteroids. Các cuộc tranh luận về nguồn gốc này rất khó giải quyết, một phần vì các ứng cử viên cổ xưa đều có nhiều đặc điểm chung như đối xứng xuyên tâm, lớp vỏ đá vôi, và cuống gắn trực tiếp với mặt đất.

Sự đa dạng

Huệ biển đã trải qua hai đợt tiến hóa quan trọng: lần đầu tiên vào kỷ Ordovic và lần thứ hai sau một cuộc tuyệt chủng hàng loạt vào cuối kỷ Permi. Sự tiến hóa trong kỷ Trias dẫn đến sự phổ biến của các hình dạng huệ biển với cánh tay linh hoạt hơn; khả năng di chuyển, chủ yếu là để phản ứng với sự săn mồi, cũng trở nên rất phổ biến. Sự phát triển này xảy ra trước cuộc cách mạng biển Đại Trung Sinh, có thể do sự gia tăng của các kẻ thù săn mồi, đặc biệt là lớp cầu gai. Sau cuộc tuyệt chủng cuối kỷ Permi, huệ biển không bao giờ phục hồi được sự đa dạng hình thái mà chúng từng có trong kỷ Đại Cổ Sinh; thay vào đó, chúng chọn lọc những đặc điểm hình thái phù hợp để tồn tại qua thời kỳ này.

Lịch sử lâu dài và sự đa dạng địa chất của huệ biển cho thấy động vật da gai đã thích nghi với phương thức ăn chọn lọc. Các hóa thạch của động vật da gai có cuống, như blastoids, cũng được tìm thấy trong các lớp đá cổ sinh. Những nhóm đã tuyệt chủng này có thể đã vượt trội hơn huệ biển về số lượng và sự đa dạng trong một số thời kỳ nhất định. Tuy nhiên, không một loài nào trong số đó sống sót qua cuộc khủng hoảng vào cuối kỷ Permi.

Các hóa thạch đáng chú ý

Một số hóa thạch huệ biển, chẳng hạn như Pentacrinites, có vẻ như đã sống bám vào gỗ nổi và thường bao phủ toàn bộ bề mặt của nó. Đôi khi, điều này khiến gỗ bị ngập và chìm xuống đáy cùng với huệ biển. Thân của Pentacrinites có thể dài đến vài mét. Các loài họ hàng hiện nay của Pentacrinites sống trong môi trường dòng chảy nhẹ và bám vào đá bằng đế ở cuối thân. Các hóa thạch lớn nhất của huệ biển đã được ghi nhận có thân dài tới 40 m (130 ft).

Năm 2012, ba nhà địa chất đã công bố việc tách chiết các phân tử hữu cơ phức tạp từ hóa thạch huệ biển có tuổi đời 340 triệu năm (kỷ Mississippi). Họ xác định được các chất quinones thơm hoặc polyaromatic. Đây là các phân tử cổ xưa nhất được xác định gắn liền với một số hóa thạch; họ tin rằng chúng đã được gắn vào các lỗ rỗng trong xương bởi canxit trong quá trình hóa thạch.

Phân loại

Theo cơ sở dữ liệu sinh vật biển :

• giới Comatulida Clark, 1908
  • ngành Antedonoidea Norman, 1865
    • phân ngành Antedonidae Norman, 1865
    • phân ngành Pentametrocrinidae AH Clark, 1908
    • phân ngành Zenometridae AH Clark, 1909
  • ngành Atelecrinoidea Bather, 1899
    • phân ngành Atelecrinidae Bather, 1899
  • ngành Comatuloidea Fleming, 1828
    • phân ngành Comatulidae Fleming, 1828
  • ngành Himerometroidea AH Clark, 1908
    • phân ngành Colobometridae AH Clark, 1909
    • phân ngành Eudiocrinidae AH Clark, 1907
    • phân ngành Himerometridae AH Clark, 1907
    • phân ngành Mariametridae AH Clark, 1909
    • phân ngành Zygometridae AH Clark, 1908
  • ngành Notocrinoidea Mortensen, 1918
    • phân ngành Aporometridae HL Clark, 1938
    • phân ngành Notocrinidae Mortensen, 1918
  • ngành Paracomatuloidea Hess, 1951 †
  • ngành Tropiometroidea AH Clark, 1908
    • phân ngành Asterometridae Gislén, 1924
    • phân ngành Calometridae AH Clark, 1911
    • phân ngành Charitometridae AH Clark, 1909
    • phân ngành Ptilometridae AH Clark, 1914
    • phân ngành Thalassometridae AH Clark, 1908
    • phân ngành Tropiometridae AH Clark, 1908
  • Comatulida incertae sedis
    • phân ngành Atopocrinidae Messing, 2011 (in Hess & Messing, 2011)
    • phân ngành Bathycrinidae Bather, 1899
    • phân ngành Bourgueticrinidae Loriol, 1882
    • phân ngành Guillecrinidae Mironov & Sorokina, 1998
    • phân ngành Phrynocrinidae AH Clark, 1907
    • phân ngành Septocrinidae Mironov, 2000
• giới Cyrtocrinida
  • giới nhỏ Cyrtocrinina
    • phân ngành Sclerocrinidae Jaekel, 1918
  • giới nhỏ Holopodina
    • phân ngành Eudesicrinidae Bather, 1899
    • phân ngành Holopodidae Zittel, 1879
• giới Encrinida †
• giới Hyocrinida
  • phân ngành Hyocrinidae Carpenter, 1884
• giới Isocrinida
  • giới phụ Isocrinina
    • phân ngành Cainocrinidae Simms, 1988
    • phân ngành Isocrinidae Gislén, 1924
    • phân ngành Isselicrinidae Klikushkin, 1977
    • phân ngành Proisocrinidae Rasmussen, 1978
  • Sub-order Pentacrinitina †
    • phân ngành Pentacrinitidae Gray, 1842 †
• giới Millericrinida †

Ứng dụng

• Các mảnh hóa thạch của huệ biển được khai thác từ đá vôi ở Lindisfarne hoặc tìm thấy dọc theo bãi biển đã được đưa vào dây chuyền sản xuất hoặc Kinh Mân Côi, và thường được gọi là hạt St. Cuthbert.
• Tại miền trung tây Hoa Kỳ, những mảnh hóa thạch huệ biển đôi khi được gọi là hạt Ấn Độ.

Phòng triển lãm hình ảnh

• Blastoidea
• Paracrinoidea

Liên kết bên ngoài

• Tài liệu liên quan đến Crinoidea trên Wikimedia Commons
• Thông tin về Crinoidea trên Wikispecies