Đa dạng loài chân khớp

Chân khớp, những loài động vật có chân đốt với bộ xương ngoài cứng, là ngành đa dạng nhất trên Trái Đất, bao gồm côn trùng, giáp xác, nhện và nhiều chân.

Definition

Đa dạng chân khớp là sự đa dạng về hình thái trong ngành Arthropoda, các loài động vật không xương sống thuộc Ecdysozoa được xác định bởi cơ thể phân đoạn, bộ xương ngoài bằng chitin, các phần phụ có khớp nối có đôi, và phát triển bằng cách lột xác định kỳ.

Scope

Chủ đề này khảo sát ngành Chân khớp (Arthropoda) và các đặc điểm cấu tạo cơ thể đằng sau sự thành công vô song của chúng: cơ thể phân đoạn được nhóm thành các vùng chức năng, bộ xương ngoài bằng chitin, các phần phụ có khớp nối và chiến lược tăng trưởng bằng cách lột xác. Nó bao gồm các nhóm chân khớp chính, côn trùng và các loài sáu chân khác, giáp xác, động vật có kìm (chelicerates) bao gồm nhện, và động vật nhiều chân (myriapods), cùng với những thích nghi cho phép chân khớp khai thác gần như mọi môi trường sống trên hành tinh.

Core questions

• Những đặc điểm nào định nghĩa cấu tạo cơ thể của chân khớp?
• Các nhóm chân khớp chính khác nhau như thế nào về các vùng cơ thể và phần phụ?
• Bộ xương ngoài vừa tạo điều kiện vừa hạn chế sự sống của chân khớp như thế nào?
• Tại sao chân khớp, đặc biệt là côn trùng, lại đa dạng đến vậy?

Key theories

Sự phân đoạn (Tagmosis) và chuyên biệt hóa phần phụ

Thành công của chân khớp dựa trên việc nhóm các đoạn thành các tagmata chức năng, chẳng hạn như đầu, ngực và bụng, và trên sự biến đổi của các phần phụ có khớp nối lặp lại nối tiếp nhau để đi lại, kiếm ăn, cảm nhận và sinh sản.

Bộ xương ngoài và lột xác

Lớp biểu bì chitin cung cấp sự bảo vệ, hỗ trợ và các điểm gắn cơ, nhưng vì nó không thể mở rộng, sự phát triển đòi hỏi quá trình lột xác (ecdysis), sự rụng và thay thế định kỳ bộ xương ngoài đặc trưng của chân khớp.

Mechanisms

Cơ thể chân khớp được cấu tạo từ các đoạn lặp lại mà các phần phụ và vùng của chúng được chuyên biệt hóa thông qua quá trình phát triển, tạo ra các tagmata riêng biệt thích nghi với các chức năng khác nhau. Lớp biểu bì (cuticle), được tiết ra bởi biểu bì và được làm cứng bằng chitin và, ở một số nhóm, canxi cacbonat, tạo thành một bộ xương ngoài cứng mà các cơ vân tác động để di chuyển nhanh chóng, có khớp nối. Vì lớp biểu bì không thể co giãn, động vật phát triển theo từng bước: tín hiệu hormone kích hoạt quá trình lột xác, trong đó một lớp biểu bì mềm mới hình thành bên dưới lớp cũ, lớp biểu bì cũ bị lột bỏ, và động vật giãn nở trước khi bộ xương ngoài mới cứng lại.

Clinical relevance

Chân khớp đóng vai trò trung tâm trong nông nghiệp với tư cách là loài thụ phấn và sâu bệnh, đối với sức khỏe cộng đồng với tư cách là vật trung gian truyền bệnh, và đối với ngành thủy sản và nuôi trồng thủy sản với tư cách là giáp xác; nhóm này cũng cung cấp các sinh vật mô hình quan trọng như ruồi giấm Drosophila. Đây là bối cảnh giáo dục, không phải lời khuyên lâm sàng.

History

Chân khớp được công nhận là một nhóm lớn riêng biệt trong các phân loại ban đầu và được Lamarck và các nhà giải phẫu học sau này nghiên cứu so sánh. Các nghiên cứu chức năng về chi và sự vận động của chân khớp của Sidnie Manton vào thế kỷ 20 đã định hình cuộc tranh luận về mối quan hệ của chân khớp, và phát sinh chủng loại phân tử kể từ đó đã đặt chân khớp vào nhánh lột xác Ecdysozoa và giải quyết phần lớn cấu trúc bên trong của ngành.

Key figures

• Jean-Baptiste Lamarck
• Sidnie Manton
• William Wheeler

Seminal works

• pechenik2015
• ruppert2004

Frequently asked questions

Tại sao chân khớp phải lột xác?

Bộ xương ngoài chitin cứng của chúng không thể phát triển, vì vậy một loài chân khớp phải định kỳ lột bỏ nó và hình thành một bộ lớn hơn, một quá trình gọi là lột xác (moulting hoặc ecdysis), để tăng kích thước.

Loài chân khớp nào đa dạng nhất?

Côn trùng cho đến nay là loài chân khớp đa dạng nhất và là nhóm động vật phong phú nhất về loài, chiếm một phạm vi rộng lớn các môi trường sống trên cạn và nước ngọt.