Введение

Эхинодерма (//'/k//aɪ//n//ə/,/dɜr//m//,/'/ɛ//k//ə// /) – любое деутеростомальное животное из типа Эхинодермовые (//,/k//aɪ//n//oʊ/'/dɜr//m//ə//t//ə/), включающего морских звезд, офиур, морских ежей, морские сердца и голотурий, а также сидячие морские лилии или "каменные лилии". Хотя личинки обладают двусторонней симметрией, взрослые эхинодермы легко узнаваемы по своей обычно пятилучевой радиальной симметрии (пентамерной симметрии) и встречаются на морском дне на любой глубине океана – от приливной зоны до абиссальной зоны. В типе насчитывается около 7600 живых видов, что делает его второй по величине группой деутеростомов после хордовых, а также крупнейшим типом, представленным исключительно в морской среде. Первые достоверные эхинодермы появились в начале кембрийского периода. Эхинодермы важны как с экологической, так и с геологической точек зрения. С экологической точки зрения, мало какие другие группы организмов столь обильны в биодесерте глубоководья, а также в более мелких океанах. Большинство эхинодерм способны к бесполому размножению и регенерации тканей, органов и конечностей; в некоторых случаях они могут полностью регенерировать из одной конечности. С геологической точки зрения, ценность эхинодерм заключается в их окостенелых дермальных эндоскелетах, которые являются основными компонентами многих известняковых формаций и могут предоставить ценную информацию о геологической среде. Они были наиболее часто используемыми объектами в исследованиях регенерации в XIX и XX веках. Более того, некоторые ученые полагают, что распространение эхинодерм сыграло важную роль в мезозойской морской революции.

Таксономия и эволюция

Эхинодермы — это двустороннесимметричные животные, что означает, что их предки обладали зеркальной симметрией. В составе двустороннесимметричных они относятся к деутеростомам, для которых бластопор – первое отверстие, формирующееся в процессе развития эмбриона – становится анусом, а не ртом. Характерными признаками взрослых эхинодерм являются наличие водной сосудистой системы с наружными трубчатыми ножками и известкового эндоскелета, состоящего из костных пластинок (оссикул), соединенных сеткой коллагеновых волокон.

Разнообразие

Существует около 7600 ныне существующих видов иглокожих, а также около 13000 вымерших видов. Все иглокожие морские, но они встречаются в различных средах обитания – от мелководных приливных зон до глубин океана. Традиционно выделяют два основных подтипа: более известные подвижные Элеутерозоа, включающие Астероидеи (морские звезды, около 1745 видов), Офиуроидеи (морские змеи, около 2300 видов), Эхиноидеи (морские ежи и морские сердца, около 900 видов) и Голотуроидеи (морские огурцы, около 1430 видов); и Пелматозоа, некоторые из которых прикреплены к субстрату, а другие подвижны. Они состоят из Crinoidea (морские лилии и перьятые звезды, около 580 видов) и вымерших бластоидей и Паракриноидей.

Анатомия и физиология

Иглокожие произошли от животных с двусторонней симметрией. Хотя взрослые иглокожие обладают пятилучевой симметрией, их личинки – это ресничные, свободноплавающие организмы с двусторонней симметрией. Позже, в процессе метаморфоза, левая сторона тела растет за счет правой, которая в конечном итоге редуцируется. Затем левая сторона развивается в пятилучевую симметрию, при которой тело организовано в пять частей вокруг центральной оси. В пределах Asterozoa могут встречаться некоторые исключения из этого правила. Большинство морских звезд рода Leptasterias имеют шесть лучей, хотя могут встречаться и особи с пятью лучами. В отряде Brisingida также есть некоторые виды с шестью лучами. Среди офиур существует шесть лучевых видов, таких как Ophiothela danae, Ophiactis savignyi и Ophionotus hexactis, а Ophiacantha vivipara часто имеет более шести лучей. Иглокожие демонстрируют вторичную радиальную симметрию в определенных частях тела на каком-то этапе жизни, что, вероятно, является адаптацией к прикрепленному или медленно перемещающемуся образу жизни. Многие морские лилии и некоторые морские звезды симметричны в кратном количестве основных пяти лучей; морские звезды, такие как Labidiaster annulatus, могут иметь до пятидесяти лучей, а морская лилия Comaster schlegelii – до двухсот. Генетические исследования показали, что гены, отвечающие за развитие туловищного региона, отсутствуют в процессе развития (единственное известное исключение – ген, активный на кончиках лучей морских звезд), что указывает на то, что их тело состоит лишь из развитой головной области.

Кожа и скелет

У иглокожих имеется мезодермальный скелет в дерме, состоящий из пластин на основе кальцита, известных как костицы (оссеклы). Если бы они были сплошными, это образовало бы тяжелый скелет, поэтому они обладают губчатой пористой структурой, известной как стереома. Костицы могут срастаться друг с другом, как в панцире морских ежей (тесте), или сочленяться, образуя гибкие суставы, как в лучах морских звезд, офиур и морских лилий. Костицы могут нести внешние выросты в виде шипов, гранул или бородавок и поддерживаются прочным эпидермисом. Скелетные элементы иногда используются специализированным образом, например, жевательный орган, называемый «фонарем Аристотеля» у морских ежей, поддерживающие стебли морских лилий и структурное «известковое кольцо» у морских огурцов. Хотя отдельные костицы прочны и легко окаменевают, полные скелеты морских звезд, офиур и морских лилий редко встречаются в летописи окаменелостей. С другой стороны, морские ежи часто хорошо сохраняются в меловых отложениях или известняке. В процессе окаменелости полости в стереоме заполняются кальцитом, переходящим в окружающую породу. При раскалывании такой породы палеонтологи могут наблюдать характерные линии расщепления и иногда даже сложную внутреннюю и внешнюю структуру панциря. Эпидермис содержит пигментные клетки, которые обеспечивают часто яркие цвета иглокожих, включая темно-красный, черно-белые полосы и насыщенный фиолетовый. Эти клетки могут быть светочувствительными, заставляя многих иглокожих полностью менять внешний вид с наступлением ночи. Реакция может происходить быстро: морской еж Centrostephanus longispinus меняет цвет всего за пятьдесят минут при воздействии света. Одной из характеристик большинства иглокожих является особый вид ткани, известный как упругая соединительная ткань. Этот материал на основе коллагена может изменять свои механические свойства под нервным контролем, а не посредством мышечных усилий. Эта ткань позволяет морской звезде переходить от гибкого передвижения по морскому дну к затвердеванию при вскрытии двустворчатого моллюска или предотвращении извлечения из расщелины. Аналогично, морские ежи могут фиксировать свои обычно подвижные иглы в вертикальном положении в качестве защитного механизма при нападении.

Водная сосудистая система

У эхинодермов есть уникальная водно-сосудистая система – сеть заполненных жидкостью каналов, образованных из целома (полости тела), выполняющая функции газообмена, питания, сенсорного восприятия и передвижения. Эта система варьируется у разных классов эхинодерм, но обычно открывается наружу через ситовидный мадрепорит на аборальной (верхней) поверхности тела. Мадрепорит соединен с узким протоком – каменным каналом, который переходит в кольцевой канал, окружающий рот или пищевод. Кольцевой канал разветвляется на радиальные каналы, которые у морских звезд простираются вдоль лучей, а у морских ежей прилегают к тесту в амбулакральных областях. От радиальных каналов отходят короткие боковые каналы, каждый из которых заканчивается ампулой. Часть ампулы может выпячиваться через пору (или пару пор у морских ежей) наружу, образуя подиум или трубчатую ножку. Водно-сосудистая система способствует распределению питательных веществ по всему телу животного и наиболее заметна в трубчатых ножках, которые могут вытягиваться или сокращаться за счет перераспределения жидкости между ножкой и внутренней ампулой. Организация водно-сосудистой системы несколько иная у офиур, где мадрепорит может располагаться на оральной поверхности, а подии лишены присосок. У голотурий система редуцирована, часто с небольшим количеством трубчатых ножек, за исключением специализированных пищевых щупалец, и мадрепорит открывается в целомическую полость. Некоторые голотурии, такие как Apodida, лишены трубчатых ножек и каналов вдоль тела, у других имеются продольные каналы. У криноидей строение водно-сосудистой системы аналогично таковому у морских звезд, но трубчатые ножки лишены присосок и используются для волнообразных движений, чтобы направлять частицы пищи, захваченные лучами, к центральному рту. У морских звезд то же движение используется для передвижения по субстрату.

Другие органы

У эхинодермов простая пищеварительная система, которая варьируется в зависимости от рациона животного. Морские звезды в основном плотоядные и имеют рот, пищевод, двухкамерный желудок, кишечник и прямой кишок, с анусом, расположенным в центре аборальной поверхности тела. За редкими исключениями, представители отряда Paxillosida не имеют ануса. У многих видов морских звезд большой пилорический желудок может выворачиваться для переваривания пищи вне тела. Некоторые другие виды способны заглатывать цельные объекты питания, такие как моллюски. Хрупкие звезды, имеющие разнообразный рацион, обладают слепым кишечником, лишенным кишечника и ануса; они выводят пищевые отходы через рот. Морские ежи – травоядные животные, использующие свои специализированные ротовые придатки для выпаса, разрывания и пережевывания пищи, в основном водорослей. У них есть пищевод, большой желудок и прямой кишок с анусом на вершине панциря. Морские огурцы в основном детритофаги, перебирающие осадок модифицированными амбулакральными ножками вокруг рта, букальными щупальцами. Песок и ил сопровождают пищу по их простому кишечнику, который имеет длинный спиральный кишечник и большую клоаку. Криноидеи – фильтраторы-подвесные кормушки, пассивно улавливающие планктон, заносимый в их вытянутые руки. Комки слизи с захваченной пищей направляются в рот, который соединен с анусом петлей, состоящей из короткого пищевода и длинного кишечника. Коеломные полости эхинодермов сложны. Помимо водной сосудистой системы, у эхинодермов есть гемальное колено, перивисцеральное колено, гонадное колено и часто также перигемальное колено. В процессе развития, коelom эхинодерм разделяется на метакоэль, мезокоэль и протокоэль (также называемые соматокоэлем, гидрокоэлем и аксокоэлем соответственно). Водная сосудистая система, гемальная система и перигемальная система образуют трубчатую коэльную систему. Эхинодермы необычны тем, что обладают как коэльной системой кровообращения (водная сосудистая система), так и гемальной системой кровообращения, поскольку у большинства групп животных есть только одна из них. Гемальная и перигемальная системы происходят из первичного коэлома, формируя открытую и редуцированную систему кровообращения. Обычно она состоит из центрального кольца и пяти радиальных сосудов. Настоящего сердца нет, и кровь часто лишена какого-либо дыхательного пигмента. Газообмен происходит через дермальные ветви или папулы у морских звезд, генитальные бурсы у хрупких звезд, перистомальные жабры у морских ежей и клоакальные деревья у морских огурцов. Обмен газами также происходит через амбулакральные ножки. Эхинодермы лишены специализированных экскреторных органов (для удаления отходов), поэтому азотистые отходы, главным образом в форме аммиака, диффундируют через дыхательные поверхности. Коэльная жидкость содержит коэломоциты, или иммунные клетки. Существует несколько типов иммунных клеток, которые различаются в зависимости от класса и вида. Все классы обладают типом фагоцитарных амебоцитов, которые поглощают вторгшиеся частицы и инфицированные клетки, агрегируют или свертываются и могут участвовать в цитотоксичности. Эти клетки обычно крупные и гранулярные и считаются основной линией защиты от потенциальных патогенов. В зависимости от класса, у эхинодермов могут быть сфероциты (для цитотоксичности, воспаления и антибактериальной активности), вибрирующие клетки (для движения коэльной жидкости и свертывания) и кристаллические клетки (которые могут служить для осморегуляции у морских огурцов). Коэломоциты секретируют антимикробные пептиды против бактерий и имеют набор лектинов и белков комплемента как часть врожденной иммунной системы, которая все еще изучается. Эхинодермы имеют простую радиальную нервную систему, состоящую из модифицированной нервной сети взаимосвязанных нейронов без центрального мозга, хотя некоторые обладают ганглиями. Нервы расходятся от центральных колец вокруг рта в каждую руку или вдоль стенки тела; ветви этих нервов координируют движения организма и синхронизацию амбулакральных ножек. У морских звезд есть сенсорные клетки в эпителии, у них есть простые светочувствительные пятна и чувствительные к прикосновениям щупальца, подобные амбулакральным ножкам, на кончиках их рук. У морских ежей нет особых органов чувств, но есть статоцисты, которые помогают в гравитационной ориентации, и у них также есть сенсорные клетки в эпидермисе, особенно в амбулакральных ножках, шипах и педицелляриях. Хрупкие звезды, криноидеи и морские огурцы в целом не имеют органов чувств, но у некоторых роющих морских огурцов отряда Apodida есть по одному статоцисту, примыкающему к каждому радиальному нерву, и у некоторых есть светочувствительное пятно у основания каждого щупальца. Половые железы, по крайней мере периодически, занимают большую часть полостей тела морских ежей и морских огурцов, в то время как менее объемные криноидеи, хрупкие звезды и морские звезды имеют по две половые железы в каждой руке. Считается, что предки современных эхинодермов имели одно половое отверстие, однако у многих организмов есть несколько гонопор, через которые могут выделяться яйцеклетки или сперматозоиды.

Восстановление

Многие иглокожие обладают выдающимися способностями к регенерации. Многие виды регулярно осуществляют аутотомию и регенерируют лучи и внутренние органы. Морские огурцы часто выбрасывают части своих внутренних органов, если чувствуют угрозу, восстанавливая их в течение нескольких месяцев. Морские ежи постоянно заменяют потерянные в результате повреждений иглы, в то время как морские звезды и морские лилии легко теряют и регенерируют свои лучи. В большинстве случаев, отделенный луч не может вырасти в новую морскую звезду без хотя бы части центрального диска. Однако, у некоторых видов один луч способен выжить и развиться в полноценную особь, а лучи иногда намеренно отрывают для целей бесполого размножения. Регенерация утраченных частей включает в себя как эпиморфоз, так и морфалаксис. При эпиморфозе стволовые клетки – либо из резервного пула, либо полученные в результате дедифференцировки – формируют бластему и генерируют новые ткани. Морфалактическая регенерация подразумевает перемещение и перестройку существующих тканей для замещения утраченных частей. Также наблюдается прямая трансдифференцировка одного типа ткани в другой в процессе замещения ткани.

Половое размножение

Половая зрелость эхинодерм наступает примерно через два-три года, в зависимости от вида и условий окружающей среды. Почти у всех видов есть раздельнополые самцы и самки, хотя некоторые являются гермафродитами. Яйцеклетки и сперматозоиды обычно высвобождаются в открытую воду, где происходит оплодотворение. У некоторых видов высвобождение спермы и яйцеклеток синхронизировано, как правило, с лунным циклом. У других видов особи собираются в период размножения, что повышает вероятность успешного оплодотворения. Внутреннее оплодотворение наблюдалось у трех видов морских звезд, трех офиур и одного глубоководного морского огурца. Даже на больших глубинах, куда не проникает свет, эхинодермы часто синхронизируют свою репродуктивную активность. Некоторые эхинодермы вынашивают яйца. Это особенно распространено у холодноводных видов, где планктонным личинкам может быть трудно найти достаточно пищи. Эти яйцеклетки обычно немногочисленны и содержат большой желток для питания развивающихся эмбрионов. У морских звезд самка может вынашивать яйца в специальных мешках под лучами, под изогнутым телом или даже в пилорическом желудке. Многие офиуры – гермафродиты; они часто вынашивают яйца, обычно в специальных камерах на оральной стороне, но иногда в яичнике или полости тела. У этих морских звезд и офиур развитие обычно происходит напрямую во взрослую форму, минуя билатеральную стадию личинки. Некоторые морские ежи и один вид морских долларов вынашивают яйца в полостях или рядом с анальным отверстием, удерживая их шипами. Некоторые морские огурцы используют свои ротовые щупальца, чтобы перенести яйца на брюшную или спинную сторону, где они сохраняются. У очень небольшого числа видов яйца сохраняются в полости тела, где они развиваются живородящими, а затем выходят через разрывы в стенке тела. У некоторых криноидей эмбрионы развиваются в специальных выводковых мешках, где яйца сохраняются до тех пор, пока не встретят сперму, выпущенную самцом.

Бесполое размножение

Один вид морской звезды, Ophidiaster granifer, размножается бесполым путем посредством партеногенеза. У некоторых других астерозоев взрослые особи размножаются бесполым путем до достижения зрелости, а затем – половым путем. У большинства этих видов бесполое размножение происходит путем поперечного деления, при котором диск разделяется на две части. Как потерянная часть диска, так и отсутствующие лучи отрастают вновь, поэтому у особи могут быть лучи разной длины. В период отрастания у них появляется несколько крошечных лучей и один большой луч, из-за чего их часто называют "кометами". Взрослые морские огурцы размножаются бесполым путем посредством поперечного деления. Голотурия parvula часто использует этот метод, разделяясь на две части немного впереди середины. Обе половины регенерируют свои отсутствующие органы в течение нескольких месяцев, но развитие отсутствующих половых органов часто происходит очень медленно. Личинки некоторых иглокожих способны к бесполому размножению. Это давно известно у морских звезд и офиур, но в последнее время наблюдалось также у морского огурца, песчаного доллара и морского ежа. Это может происходить путем автотомии частей, которые развиваются во вторичные личинки, почкованием или поперечным делением. Автотомированные части или почки могут развиваться непосредственно в полностью сформированные личинки или проходить через стадию гаструлы или даже бластулы. Новые личинки могут развиваться из преорального венчика (структура в виде нароста над ртом), боковой стенки тела, боковых лучей или заднего конца. Клонирование обходится личинке дорого как с точки зрения ресурсов, так и времени развития. Личинки прибегают к этому процессу, когда пищи достаточно или температурные условия оптимальны. Личинки некоторых песчаных долларов клонируют себя, обнаруживая растворенную рыбную слизь, что свидетельствует о присутствии хищников.

Развитие личинок

Развитие начинается с двусторонне симметричного эмбриона, сперва формируется бластоцель. Гаструляция знаменует открытие "второго рта", что относит эхинодерм к дейтеростомам, а мезодерма, в которой впоследствии сформируется скелет, мигрирует внутрь. Вторичная полость тела, целома, образуется в результате разделения трех полостей тела. Личинки часто планктонные, но у некоторых видов яйца остаются внутри самки, а у других самка вынашивает личинок. Личинки проходят несколько стадий, имеющих специфические названия, происходящие от таксономических названий взрослых особей или от их внешнего вида. Например, у морского ежа личинка называется «эхиноплатеус», а у офиуры — «офиоплатеус». У морской звезды есть личинка «бипиннария», которая развивается в многолучевую «брахиолария». Личинка морского огурца — «аурикулярия», а криноидеи — «вителлария». Все эти личинки двусторонне симметричны и имеют пояса ресничек, с помощью которых они плавают; некоторые, обычно известные как личинки «платеус», имеют лучи. По достижении полной зрелости они оседают на дно и подвергаются метаморфозу, при этом лучи и кишечник личинки дегенерируют. Левая сторона личинки развивается в ротовую сторону ювенильной особи, а правая — в аборальную. На этой стадии развивается пятилучевая симметрия. Считается, что личинка, питающаяся планктоном и обитающая в толще воды, является предковой формой личинок эхинодерм, однако у современных эхинодерм около 68% видов развиваются с использованием личинок, питающихся желтком.

Движение

Для передвижения эхинодермы в основном используют свои трубчатые ножки, хотя некоторые морские ежи также используют свои иглы. У трубчатых ножек обычно есть кончик в форме присоски, в которой может создаваться вакуум за счет сокращения мышц. Это в сочетании с некоторой липкостью, обусловленной выделением слизи, обеспечивает прикрепление. Трубчатые ножки сокращаются и расслабляются волнами, которые движутся по прилегающей поверхности, и животное медленно перемещается. Звезды-хрупляки – самые подвижные из эхинодерм. Любая из рук может служить осью симметрии, направленной вперед или назад. Затем животное двигается координированно, приводимое в движение остальными четырьмя руками. Во время передвижения руки могут совершать извивающиеся или гребные движения. Морские звезды двигаются, используя свои трубчатые ножки, удерживая руки почти неподвижно, в том числе у родов, таких как Pycnopodia, где руки гибкие. Оральная поверхность покрыта тысячами трубчатых ножек, которые двигаются несинхронно, но не в метахронном ритме; тем не менее, трубчатые ножки скоординированы, поскольку животное плавно скользит. У некоторых роющих морских звезд на трубчатых ножках имеются точки, а не присоски, и они способны «скользить» по морскому дну с большей скоростью. Морские ежи используют свои трубчатые ножки для передвижения аналогично морским звездам. Некоторые также используют свои членистые иглы, чтобы отталкиваться или поднимать себя, или приподнимать оральную поверхность над субстратом. Если морской еж перевернулся, он может вытянуть свои трубчатые ножки в одной амбулакральной области настолько, чтобы они достигли субстрата, а затем последовательно прикреплять ножки из соседней области, пока не вернется в нормальное положение. Некоторые виды проникают в скалы, обычно размалывая поверхность своими ротовыми органами. Морские огурцы обычно медлительные животные. Многие могут передвигаться по поверхности морского дна или зарываться в песок или ил, используя перистальтические движения; у некоторых есть короткие трубчатые ножки на нижней стороне, с помощью которых они могут ползать, как морская звезда. Некоторые виды передвигаются, перетаскивая себя с помощью ротовых щупалец, в то время как другие способны плавать перистальтическими движениями или ритмичными изгибами. Многие живут в трещинах, углублениях и норах и почти не двигаются. Некоторые глубоководные виды пелагические и могут плавать в воде, используя перепончатые папиллы в качестве парусов или плавников. Большинство криноидей подвижны, но морские лилии прикреплены к твердым субстратам стеблями и ведут сидячий образ жизни. Движение у большинства морских лилий ограничено изгибом (их стебли могут изгибаться), а также сгибанием и разгибанием рук; некоторые виды могут перемещаться по морскому дну, ползая. Морские перья не прикреплены и обычно живут в щелях, под кораллами или внутри губок, при этом видны только их руки. Некоторые морские перья появляются ночью и присаживаются на близлежащие возвышенности, чтобы лучше использовать потоки, несущие пищу. Многие виды могут «ходить» по морскому дну, поднимая свое тело с помощью рук или плавая с их помощью. Однако большинство видов морских перьев в основном ведут оседлый образ жизни, редко отходя далеко от выбранного ими укрытия.

Кормление

Способы питания сильно различаются у разных таксонов иглокожих. Криноиды и некоторые офиуры обычно являются пассивными фильтраторами. Точные диетические потребности криноидов изучены мало, но в лабораторных условиях их можно кормить диатомовыми водорослями. Звезды-корзины – фильтраторы-подвесы, поднимающие свои разветвленные лучи для сбора зоопланктона, в то время как другие офиуры используют несколько способов питания. Некоторые из них – фильтраторы-подвесы, удерживающие частицы пищи на поднятых лучах с помощью слизистых нитей, шипов или амбулакральных ножек. Другие – падальщики и детритофаги. Опять же, другие – прожорливые хищники, способные ловить свою добычу в воде, внезапно окружая ее своими гибкими лучами. Затем лучи изгибаются под центральный диск, чтобы передать пищу к челюстям и рту. Многие морские ежи питаются водорослями, часто соскребая тонкий слой водорослей с поверхности скал своими специализированными ротовыми органами, известными как фонарь Аристотеля. Другие виды поедают более мелких организмов, которых могут захватывать своими амбулакральными ножками. Они также могут питаться мертвой рыбой и другими останками животных. Песчаные доллары могут осуществлять фильтрацию и питаться фитопланктоном, детритом, фрагментами водорослей и бактериальной пленкой, окружающей песчинки. Морские огурцы часто являются подвижными детритофагами или фильтраторами-подвесами, используя свои букальные подии для активного захвата пищи, а затем помещая частицы по отдельности в свои ротовые полости. Другие поглощают большие количества осадка, усваивают органические вещества и выводят неперевариваемые минеральные частицы через кишечник. Таким образом, они нарушают и перерабатывают большие объемы субстрата, часто оставляя характерные гребни осадка на морском дне. Некоторые морские огурцы живут в норах, передним концом вниз и анальным отверстием на поверхности, заглатывая осадок и пропуская его через кишечник. Другие роющие организмы живут передним концом вверх и ждут, пока детрит не упадет в отверстия нор или не соберут мусор с поверхности поблизости с помощью своих букальных подий. Почти все морские звезды – детритофаги или хищники, хотя некоторые являются фильтраторами-подвесами. Мелкая рыба, приземляющаяся на верхнюю поверхность, может быть захвачена педицелляриями, а мертвые останки животных могут быть съедены, но основными объектами охоты являются живые беспозвоночные, в основном двустворчатые моллюски. Чтобы питаться одним из них, морская звезда перемещается над ним, прикрепляет свои амбулакральные ножки и оказывает давление на створки, выгибая спину. Когда между створками образуется небольшой зазор, морская звезда вводит часть своего желудка в добычу, выделяет пищеварительные ферменты и медленно разжижает мягкие части тела. Когда аддукторная мышца двустворчатого моллюска расслабляется, в него вводится больше желудка, и когда пищеварение завершено, желудок возвращается в свое обычное положение в морской звезде, содержа внутри теперь разжиженную пищу. Другие морские звезды выворачивают желудок, чтобы питаться губками, морскими анемонами, кораллами, детритом и водорослевыми пленками.

Защита от хищников

Несмотря на низкую питательную ценность и обилие неперевариваемого кальцита, эхинодермы служат добычей для многих организмов, включая костных рыб, акул, мотыльков, чаек, крабов, брюхоногих моллюсков, других эхинодерм, морских выдр, арктических лис и людей. Крупные морские звезды охотятся на более мелких; огромное количество производимых ими яиц и личинок составляет часть зоопланктона, потребляемого многими морскими существами. Криноиды, напротив, относительно мало подвержены нападениям хищников. Защитные механизмы включают наличие шипов, токсинов (собственных или доставляемых через амбулакральные ножки), а также выделение липких, запутывающих нитей морскими огурцами. Хотя большинство шипов эхинодерм тупые, шипы короны терновника длинные и острые и могут вызывать болезненные колотые раны, поскольку эпителий, их покрывающий, содержит токсин. Благодаря их упругой соединительной ткани, которая может быстро переходить из вялого состояния в жесткое, эхинодермы очень трудно вытащить из расщелин. У некоторых морских огурцов есть пучок кювьевых канальцев, которые могут выбрасываться из анального отверстия в виде длинных липких нитей, чтобы запутать и навсегда обездвижить нападающего. Иногда морские огурцы защищаются, разрывая стенку тела и выбрасывая кишечник и внутренние органы. Морские звезды и офиуры могут при нападении прибегать к аутотомии, отбрасывая луч; это может отвлечь хищника на достаточно долгое время, чтобы животное смогло убежать. Некоторые виды морских звезд способны уплывать от опасности.

Экология

Эхинодермы – многочисленные беспозвоночные, взрослые особи которых играют важную роль в бентосных экосистемах, а личинки являются основным компонентом планктона. Среди экологических ролей взрослых особей – выпас морских ежей, переработка донных отложений сердечных ежей, фильтрация и питание донными отложениями криноидей и морских огурцов. Эхинодермы секвестрируют около 0,1 гигатонны углекислого газа в год в виде карбоната кальция, что делает их важными участниками глобального углеродного цикла. Численность эхинодермов иногда подвержена резким колебаниям, способным трансформировать экосистемы. Например, в 1983 году массовая гибель тропического морского ежа *Diadema antillarum* в Карибском бассейне привела к смене кораллового рифа на риф, доминируемый водорослями. Морские ежи – одни из основных травоядных на рифах, и обычно существует тонкий баланс между численностью ежей и водорослями, которыми они питаются. Сокращение численности хищников (выдр, лобстеров и рыб) может привести к увеличению популяции ежей, вызывая перевыпас лесов ламинарий и образование "ежовых пустошей" – участков, лишенных водорослей. На Большом Барьерном рифе необъяснимый рост численности акантастера планци (*Acanthaster planci*), питающегося живыми кораллами, значительно увеличил смертность кораллов и снизил биоразнообразие коралловых рифов.

В качестве пищи и лекарства

В 2019 году было добыто 129 052 тонны иглокожих. Большую часть составили морские огурцы (59 262 тонны) и морские ежи (66 341 тонна). Их используют преимущественно в пищу, а также в традиционной китайской медицине. В некоторых странах Юго-Восточной Азии морские огурцы считаются деликатесом, что ставит их под угрозу чрезмерной добычи. К популярным видам относятся Thelenota ananas (ананасовый ролик, susuhan) и Holothuria edulis (красный морской огурец). Эти и другие виды в Китае и Индонезии в разговорной речи известны как bêche de mer или trepang. Морские огурцы варят в течение двадцати минут, а затем сушат естественным путем и на огне, что придает им копченый вкус. В Китае их используют для приготовления желеобразных супов и тушеных блюд. Употребляются как половые железы самцов, так и самок морских ежей, особенно в Японии и Франции. Вкус описывают как нежный и тающий, напоминающий смесь морепродуктов и фруктов. Для компенсации переэксплуатации проводились экспериментальные разведения морских ежей.

В исследованиях

Из-за быстрого роста личинок морские ежи широко используются в научных исследованиях, особенно в качестве модельных организмов в биологии развития и экотоксикологии. Strongylocentrotus purpuratus и Arbacia punctulata используются для этих целей в эмбриологических исследованиях. Большой размер и прозрачность их яиц позволяют наблюдать за процессом оплодотворения яйцеклеток сперматозоидами.

Другие применения

В качестве источника извести фермеры используют известковые панцири или раковины иглокожих в районах, где известняк недоступен, а некоторые – для производства рыбной муки. Четыре тысячи тонн этих животных ежегодно используются для этих целей. Эта торговля часто ведется совместно с фермерами, выращивающими моллюсков, для которых морские звезды представляют серьезную угрозу, поедая их культивируемые запасы. Другие способы использования собранных морских звезд включают производство кормов для животных, компостирование и изготовление сушеных экземпляров для торговли изделиями искусства и ремесла.