Kempinės (Porifera): morfologija, mityba ir ekologinė reikšmė
Kempinė yra Porifera filumo narė. Tai paprastas gyvūnas, turintis daug ląstelių, bet neturintis burnos, raumenų, širdies ar smegenų. Ji yra sėdinti: negali judėti iš vienos vietos į kitą taip, kaip dauguma gyvūnų. Kempinė – tai gyvūnas, kuris auga vienoje vietoje, panašiai kaip dauguma augalų. Nepaisant to, kempinės gana sėkmingai plinta ir prisitaiko prie įvairių aplinkos sąlygų.
Morfologija ir vidaus sandara
Pagrindinis kempinės kūno planas – želatinis (mesohilo) sluoksnis, įsiterpęs tarp dviejų plonų ląstelių sluoksnių: išorinio pinakodermo ir vidinio choanodermo. Jų kūnuose yra daug porų (mažųjų įėjimų, vadinamų ostiomis) ir kanalų, kuriais cirkuliuoja vanduo. Vanduo išeina per didelį centrinį vamzdelį (osculum).
Svarbiausios kempinių ląstelių rūšys:
Skeletoną sudaro spikules (smulkūs kauliukai), pagaminti iš silicio dioksido arba kalcio karbonato, ir (daugelyje rūšių) kolageninis baltymas sponginas. Iš šių komponentų priklauso kūno tvirtumas ir forma; pavyzdžiui, stiklinės kempinės (Hexactinellida) turi stiklinių spikulų tinklą, o kalkinės kempinės (Calcarea) – kalcinius spikules.
Mityba ir funkcija
Dauguma kempinių yra filtrinės – jos siurbia vandenį pro savo kūną ir pašalina maisto daleles. Per pastarąją sistemą daug kempinių minta bakterijomis ir kitais mikroorganizmais, taip pat planktonu ir organinėmis dalelėmis. Keletas rūšių, ypač giluminės kempinės, yra specializuotos ir minta smulkiais vėžiagyviais arba netgi kitais mikroorganizmams nematomais bestuburiais; kai kurios gilios jūros rūšys yra gana karnivoriškos.
Choanocitai sukuria srovę ir fiksuoja maisto daleles ant savo apvalkalių, kurias vėliau perduoda archeocitams, vykdantiems fagocitozę ir virškinimą. Daug kempinių palaiko simbiozę su fotosintetinėmis bakterijomis ar dumblių rūšimis, kurios gali papildomai tiekti maisto medžiagų šeimininkui, ypač sekliuose, šviesą turinčiuose vandenyse.
Rūšių įvairovė ir paplitimas
Yra daugiau kaip 10 000 rūšių kempinių, dauguma jų gyvena vandenyne, nuo seklumų iki itin didelių gelmių. Keletas rūšių prisitaikė prie gėlavandenių ežerų ir upių. Kempinių buveinės apima uolas, koralinius rifus, dumblinį dugną ir net gilias jūros sienas.
Reprodukcija ir gyvavimo ciklas
Kempinės gali daugintis lytiniu ir nelytiniu būdu. Dauguma rūšių yra hermafroditinės – vienas individas gali gaminti ir spermatozoidus, ir kiaušialąstes, dažnai ne vienu metu. Daugelis rūšių išskiria spermatozoidus į vandenį, kur jie per vandeninius srautus pasiekia kitą individą ir apvaisina kiaušinėlius viduje arba išorėje. Apvaisintos kiaušinėlės vystosi į laisvai plaukiojančias lervas (pvz., parenchymella ar amphiblastula tipai), kurios trumpam laikui gyvena vandenyje ir galiausiai prisitvirtina prie substrato, virsta sėdinčiu suaugusiuoju.
Nelytinis dauginimasis vyksta atšakų (budding) arba fragmentacijos būdu; gėlavandenės rūšys taip pat gali formuoti gemmules – atsparias žiemos ar sausros sąlygoms ląstelių sankaupas, kurios vėliau išsižadina ir užaugina naujus individuus.
Ekologinė reikšmė
Kempinės atlieka kelias svarbias ekosistemų funkcijas:
Be to, kempinės yra vertingos biomedicinos tyrimuose – iš jų randami bioaktyvūs junginiai, turintys potencialą kaip nauji antibiotikai, priešvėžiniai ar priešuždegiminiai preparatai. Žmonės taip pat istoriškai naudojo tam tikras jūrines kempines kaip natūralias valymo kempes.
Taksonomija – pagrindinės klasės
Pagrindinės Porifera klasės yra:
Fosilinė istorija ir išlikimas
Kempinės priskiriamos tarp seniausių žinomų gyvūnų: yra įrodymų, kad jos egzistavo dar prieš ~635 mln. metų (Ediakaras). Fosiliniai radiniai ir molekuliniai duomenys rodo, kad kempinių evoliucija yra sena ir įvairi, nors tiesioginiai fosilijos dažnai yra reti ir interpretuojami sudėtingai dėl minkštų audinių pobūdžio.
Pavojai ir apsauga
Kempinės yra jautrios vandens kokybės pokyčiams: užterštumas, eutrofikacija, dugno stichinės žemės struktūros pakeitimai, klimato kaitos sukeltas vandenų šiltėjimas ir rūgštėjimas gali paveikti jų populiacijas. Be to, kai kurios kempinių rūšys yra perkami ir renkami komerciniais tikslais, kas gali sukelti vietinius populiacijų nuosmukius. Saugant kempines reikalingas buveinių apsauga ir tvarus išteklių naudojimas.
Apibendrinant, kempinės – paprasti, bet ekologiniu ir evoliuciniu požiūriu itin svarbūs bestuburiai; jos formuoja gyvybingas bendruomenes, filtruoja vandenį ir yra svarbus maisto ir medžiagų grandinės komponentas jūrų bei gėlavandenių ekosistemose.
Kuo jie skiriasi
|
| Kempinės | Cnidariai ir ctenophores |
| Nervų sistema | Ne | Taip, paprasta |
| Sluoksnyje esančios ląstelės surištos tarpusavyje | Ne, išskyrus tai, kad Homoscleromorpha turi bazines membranas. | Taip: tarpląstelinės jungtys; bazinės membranos |
| Ląstelės viduriniame "želė" sluoksnyje | Daugelis | Keletas |
| Ląstelės gali persikelti, pakeisti funkcijas | Taip | Ne |
Kempinės yra paprasti gyvūnai. Nuo kitų gyvūnų jos skiriasi keliais dalykais.
- Gyva kempinė gali keisti savo kūno formą. Dauguma jos kūno ląstelių gali judėti; kelios ląstelės netgi gali pereiti iš vieno tipo ląstelių į kito tipo ląsteles.
- Kempinių, kaip ir cnidarių (medūzų ir kt.) bei ctenophorų (šukuotinių drebučių), ir kitaip nei visų kitų žinomų metazoanų, kūnas sudarytas iš negyvos drebučių masės, įsiterpusios tarp dviejų pagrindinių ląstelių sluoksnių.
- Kempinės neturi nervų sistemos. Jų viduriniuose drebučių sluoksniuose yra daugybė įvairių tipų ląstelių. Kai kurių tipų išorinių sluoksnių ląstelės gali persikelti į vidurinį sluoksnį ir pakeisti savo funkcijas.
Įvairių rūšių kempinės
Yra keturios kempinių klasės. Šios rūšys skiriasi tuo, kaip sudarytas jų skeletas.
- Demosponges - tai klasė, kuriai priklauso dauguma kempinių. Šiai klasei priklausančių kempinių skeletas sudarytas iš spongino. Sponginas yra specialus baltymas. Visi stambūs kempininiai grybai priklauso šiai klasei.
- Kaulinių kempinių skeletui sudaryti naudojamas kalcio karbonatas. Jos vadinamos Calcarea. Paprastai jos būna labai mažos, vos 3-4 colių aukščio. Iš maždaug 15 000 žinomų kempinių apie 400 yra Calcarea.
- Stiklo kempinės savo skeletams gaminti naudoja silicio dioksidą. Kartais jos vadinamos Hexactinellida. Dauguma jų gyvena labai giliai vandenyne. Yra apie 500 skirtingų stiklo kempinių rūšių, priklausančių 17 skirtingų šeimų. Šios kempinės sudaro apie 7 % visų žinomų kempinių.
- Homoscleromorpha - tai klasė, kuri priklausė Demosponges. Iš tikrųjų jos yra gerai atskirtos nuo demospongų.
Gyvenimo funkcijos
Judėjimas
Kempinės yra sėdimosios, jos gyvena vienoje vietoje, kur yra prisitvirtinusios prie žemės. Keletas kempinių gali keisti savo padėtį, jos gali judėti nuo 1 mm iki 4 mm greičiu per dieną. Jos tai daro panašiai kaip amebos. Kelios rūšys gali susitraukti visu kūnu. Daugelis jų gali uždaryti savo angas (skyles).
Mėsėdės kempinės
Kelios rūšys gyvena vandenyse, kuriuose yra labai mažai maisto. Todėl jos pasikeitė ir tapo plėšrūnėmis. Jie minta mažais vėžiagyviais ir kitais smulkiais gyvūnais. Dauguma šių kempinių priklauso Cladorhizidae šeimai, tačiau keli Guitarridae ir Esperiopsidae šeimos atstovai taip pat yra mėsėdžiai. Daugeliu atvejų mažai žinoma, kaip jie iš tikrųjų gaudo grobį. Manoma, kad kai kurios rūšys naudoja lipnius siūlus arba kabliukus. Dauguma mėsėdžių kempinių gyvena giliuose vandenyse, iki 8840 metrų, o tobulėjant giliavandenių tyrinėjimo technologijoms tikimasi atrasti dar keletą rūšių. Tačiau viena rūšis buvo rasta Viduržemio jūros urvuose 17-23 m gylyje greta įprastesnių filtru besimaitinančių kempinių. Šie urvuose gyvenantys plėšrūnai gaudo mažesnius nei 1 milimetro ilgio vėžiagyvius, supindami juos plonais siūlais, per kelias dienas juos suvirškina, apvyniodami kitais siūlais, ir vėl įgauna įprastą formą; nėra įrodymų, kad jie naudoja nuodus.
Dauguma žinomų mėsėdžių kempinių yra visiškai praradusios vandens tekėjimo sistemą ir choanocitus. Tačiau Chondrocladia gentis naudoja labai modifikuotą vandens tekėjimo sistemą, kad išpūstų į balionus panašias struktūras, kurios naudojamos grobiui gaudyti.
Gumbų dauginimasis
Lytinis dauginimasis
Kempinėlės paprastai dauginasi, kai atskyla maži gabalėliai. Jei tokiame gabalėlyje yra tinkamo tipo ląstelių, jis gali išaugti ir tapti nauja kempine. Keletas kempinių taip pat gali naudoti pumpuriavimą. Pumpuruojant maža kempinėlė auga ant motininės kempinės; kai baigia augti, ji paprasčiausiai nukrenta. Kai sąlygos blogos, kai kurios kempinės taip pat gali išauginti nespecializuotų ląstelių gumulus. Jos nesivysto, kol sąlygos vėl nepagerėja. Tuomet jos gali arba sukurti naują kempinę, arba panaudoti tėvinės (žuvusios) kempinės skeletą.
Lytinis dauginimasis
Dauguma kempinių dauginasi lytiniu būdu. Jos gali pasigaminti spermatozoidų, kurie išleidžiami į vandenį. Juos pagauna kita kempinė, o tada jie patenka į motininės kempinės kiaušialąstes. Tai vadinama viviparoze. Abi ląstelės susijungia ir susidaro lervos, kurios gali plaukti ieškoti tinkamos vietos įsikurti.
Kitu, vadinamuoju kiaušinėlių, būdu į vandenį išsiskiria ir spermatozoidai, ir kiaušialąstės. Jos susijungia kempinės išorėje.
Naudoti kaip įrankius
Iki delfinų
1997 m. ataskaitoje aprašyta, kaip Ryklių įlankoje gyvenantys delfinai naudojo kempines kaip įrankius: Delfinas gali pritvirtinti jūrinę kempinę prie rostrumo (į snukį panašaus iškyšulio). Manoma, kad kempinė naudojama rostrumui apsaugoti, kai delfinas ieško maisto smėlėtame jūros dugne, tačiau mokslininkai to nepatvirtino. Šis elgesys, vadinamas kempinių ieškojimu, buvo pastebėtas tik šioje įlankoje ir beveik išimtinai būdingas tik patelėms. 2005 m. atlikto tyrimo išvadose teigiama, kad motinos šio elgesio moko savo dukteris ir kad visi kempinėmis besinaudojantys delfinai yra artimai susiję. Tai rodo, kad tai gana nauja naujovė. Delfinai taip pat naudoja kempines kaip šveitiklį, trindami odą į prie uolos pritvirtintą kempinę, kad atsikratytų senos ir (arba) sausos odos.
Pagal žmones
Daugumos kempinių kalcio karbonato arba silicio dioksido spurgos yra per daug grubios, kad jas būtų galima naudoti daugeliu atvejų, tačiau dviejų genčių - Hippospongia ir Spongia - kempinių skeletai yra minkšti, visiškai pluoštiniai. Ankstyvieji europiečiai minkštas kempines naudojo įvairiems tikslams, įskaitant šalmų, nešiojamų geriamųjų indų ir miesto vandens filtrų paminkštinimą. Kol nebuvo išrastos sintetinės kempinės, jos taip pat buvo naudojamos kaip valymo įrankiai, dažymui ir kaip kontraceptinės priemonės. XX amžiuje kempinių peržvejojimo problema. Dėl to gyvūnai, taip pat ir juos gaminanti pramonė, atsidūrė ties išnykimo riba.
Daugelis objektų, kurių tekstūra panaši į kempinės, dabar gaminami iš medžiagų, kurios nėra kilusios iš porifėjų. Sintetinėms "kempinėms" priskiriami asmeniniai ir buitiniai valymo įrankiai, krūtų implantai, kontraceptinės kempinės.
Luffa kempinė, taip pat rašoma loofa, kuri paprastai parduodama virtuvėje ar vonioje, yra gauta ne iš gyvūno, o iš moliūgo (Cucurbitaceae) pluoštinio "skeleto".
Kalimno saloje (Graikija) parduodamų natūralių kempinių ekspozicija
Galerija
· 
Kempinės schema
· 
Prie vandenyno kranto augančios kempinės
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kempinė?
Atsakymas: Kempinė yra Porifera būrio narys, paprastas gyvūnas, turintis daug ląstelių, bet neturintis burnos, raumenų, širdies ar smegenų.
K: Kaip juda kempinė?
A: Kempinė yra sėdinti, t. y. ji negali judėti iš vienos vietos į kitą taip, kaip dauguma gyvūnų.
K: Kaip kempinė maitinasi?
A: Dauguma kempinių minta bakterijomis ir kitais mikroorganizmais, o kelios kempinės minta mažais vėžiagyviais. Jos filtruoja (paima) mažus maisto gabalėlius iš vandens, tekančio per jų kūną.
K: Kur gyvena dauguma kempinių?
A: Dauguma kempinių gyvena vandenyne, o kelios - gėlame vandenyje.
K: Kaip vanduo cirkuliuoja kempinės kūne?
A: Kempinės kūnas pilnas porų ir kanalų, kuriais cirkuliuoja vanduo.
K: Kiek yra kempinių rūšių?
A: Yra daugiau kaip 10 000 rūšių kempinių.
K: Kuo kempinės unikalios gyvūnų karalystėje?
A: Kempinės yra seniausi gyvūnai, kurių iškasenos datuojamos prieš ~635 mln. metų.
