2 • nationalnyckeln till sveriges flora och fauna ordning stam understam Chordata Tunicata ordning familj släkte Svanssjöpungar, eller appendikularier, påminner om fritt kringsvävande små grodyngel omgivna av glas­ klara geléblåsor. De förekommer i alla världshav och lever huvudsakligen i den övre delen av vattenmassan. Själva djuret omges av ett geléhölje som är utbytbart, och som ofta kallas djurets hus. Svanssjöpungar är helt planktiska och har den snabbaste utvecklings­ takten av alla ryggsträngsdjur. Eftersom de växer fort och fläckvis förekommer i enorma mängder (man har räknat ända upp till 480 000 individer per kubik­ meter) spelar svanssjöpungar en viktig roll i världens ekosystem. Deras huvudsakliga föda är encelliga al­ ger, vilka använder koldioxid från atmosfären som finns löst i havsvattnet. När svanssjöpungarna äter algerna ”äter” de följaktligen samtidigt koldioxid. Deras kroppar binder alltså kol, som ganska snabbt En svanssjöpung i sitt hus, här arten Oikopleura vanhoeffeni fotograferad vid Svalbard. FOTO: ERLING SVENSEN/UWPHOTO Appendicularia – svanssjöpungar sjunker ned till havets botten i form av avlagda hus och spillning. Svanssjöpungar har alltså betydelse för kolets kretslopp mellan jord och atmosfär. Hittills finns totalt ett 70-tal arter svanssjöpungar beskrivna, men med tanke på att de är svårstuderade – de flesta arterna är mycket små och lever sina liv som plankton – kan det finnas åtskilliga nya arter att upptäcka. Ett tiotal arter har påträffats i Nordost­ atlanten, och hittills är fem arter med säkerhet kända från svenska vatten. Ordningen Appendicularia är en specialiserad grupp av manteldjur som troligen är närmast besläk­ tad med sjöpungsordningen Aplousobranchiata, vars larver – liksom svanssjöpungarna – har en svans som är vriden 90°, så att den ger intryck av att vara dorso­ ventralt (från rygg- och buksidan) tillplattad. Byggnad och funktion Klassiska läroböcker i zoomorfologi brukar hävda att det tydligaste tecknet på att manteldjuren t­illhör ryggsträngsdjuren är att deras larver har en svans att simma med, och att nervröret ligger på ryggsidan. Hos sjöpungar och salper (Salpida) är det bara larverna som är svansförsedda, men svanssjöpungar­na behål­ ler svansen under hela sitt (låt vara korta) liv. Svans­ sjöpungarnas bål är vanligen några få milli­meter lång, och svansen är två eller tre gånger så lång som bålen. Bålens hud (epidermis) är speciellt utformad för att bilda ett invecklat och skört hus av slemtrådar, som används för att samla in små födo­partiklar. De största arterna (som har påträffats i Stilla havet) kan uppnå en total kroppslängd av upp till 10 cm och omges av ett hus med en diameter av en meter. När svans­ sjöpungarna simmar skapas samtidigt ett vattenflöde genom den filtreringsanordning som deras hus utgör. Hus och hud Svanssjöpungarnas hud (epidermis) är ytterst speciali­ serad. Den bildar deras hus, som är den mest inveck­ lade och ömtåliga filtreringsanordning som finns i djurvärlden. Huset utsöndras av specialiserade celler i körtlar som kallas oikoplaster. Oikoplasterna sitter gruppvis i bålens hud, där de bildar ett art­specifikt mönster av s.k. oikoplastytor. Dessa oikoplastytor har uppkallats efter olika forskare som arbetat med pelagiska manteldjur, till exempel Fols oikoplast e­ ller ­Eisens oikoplast. Cellerna på oikoplastytorna är spe­ cialiserade på många sätt. Till exempel innehåller de extremt stora mängder DNA eftersom deras arvsmas­ sa dupliceras utan efterföljande celldelning – inte ens tunicata: appendicularia • kärnan delar sig. Dessutom är den del av cellernas yta som vetter utåt beklädd med små, fingerlika utskott (mikrovilli) som hjälper till vid bildandet av det öm­ tåliga huset. Svanssjöpungarnas hus uppges alltid bestå av slem. Det är sant, men det är inte hela sanningen. I de vuxna svanssjöpungarnas hus har man även kunnat påvisa förekomsten av tunicinfibrer. Eftersom tunicin (djur­ cellulosa) utgör en viktig beståndsdel i de övriga man­ teldjurens mantel är det ett rimligt antagande att svans­ sjöpungarnas hus motsvarar manteln hos sjöpungar och salper. Intressant nog har både sjöpungarnas och svanssjöpungarnas larver en speciell ”larvmantel” runt själva djuret. Svanssjöpungarna förlorar denna mantel vid metamorfosen och ersätter den med huset, medan sjöpungarna delvis behåller sin ursprungliga mantel även som vuxna. Man kan därför misstänka att svans­ sjöpungarnas mantel tjänar två olika syften: först att ge skydd åt den unga larven och sedan att fungera som filtreringsanordning hos det vuxna djuret. Att bo i maten Havsvattnet kan betraktas som en utspädd organisk soppa med små näringspartiklar i form av t.ex. encel­ liga alger eller ännu mindre bakterier. Innan denna soppa når svanssjöpungens mun har den koncentre­ rats avsevärt med hjälp av en serie finmaskiga filter som finns inbyggda i huset (se bildserie under ­släktet Oikopleura, s. 142–143). Ett grovt filter vid mynningen förhindrar att större partiklar eller hårdskaliga djur kommer in i det ömtåliga huset, som annars lätt skul­ le kunna förstöras av t.ex. en liten hummerlarv. Inuti huset blir alltså den organiska soppan gradvis allt tjockare. Vatten passerar ut genom näten, som är så finmaskiga att till och med en bakterie med en diame­ ter av 0,2 µm hålls kvar och så småningom når svans­ sjöpungens mun. Ett konstant vattenflöde ­ genom huset är en förutsättning för att svanssjö­ pungen aldrig ska behöva sakna föda. Det är till och med så att hela huset kollapsar om vattenflödet stannar av. Till skillnad från sjöpungarna, som åstadkommer sitt vattenflöde bara med hjälp av cilier, använder svans­ sjöpungarna sin muskulösa svans för att hålla huset utspänt och ta för sig av havsvattensoppan. Den främ­ sta funktionen hos svanssjöpungarnas hus är alltså att koncentrera födan. Om filtren blir igensatta, eller om svanssjöpungen blir angripen av ett rovdjur, använder den en ”nödutgång” och överger sitt hus. Glasålar (ål­ yngel) tycks ha specialiserat sig på att äta övergivna hus av svanssjöpungar, medan yngel av vissa plattfiskar och makrillfiskar till stor del livnär sig av själva djuren. Svalg och matsmältningskanal Svanssjöpungarnas gälkorg är mycket enklare byggd än sjöpungarnas. Den största skillnaden är att svans­ sjöpungar endast har ett par gälspringor som mynnar direkt på utsidan, snarare än i ett vattenfyllt atrium ovarium testikel matstrupe 3 Eisens oikoplast Fols oikoplast hjärna med statocyst underläpp munkörtel endostyl mage gälspringa analöppning Schematisk bild över bygg­naden hos en svanssjöpung i familjen Oikopleuridae. ryggsträng svansmuskel ILLUSTRATION: JAN-ÅKE WINQVIST fenblad som i sin tur står i förbindelse med det yttre havsvatt­ net. Även om svanssjöpungarna använder huset för att anrika födopartiklar från det omgivande havsvatt­ net innan det kommer in i munnen har nästan alla svanssjöpungar – precis som andra manteldjur – dess­ utom ett inre filter som bildas av endostylen. Detta fina slemnät filtrerar ut partiklar som följer med havs­ vattnet in i munnen. Vattenströmmen skapas dels av svansen, dels av de flimmerhårsförsedda epitelceller som omger gälspringorna. Hos vissa arter inom fa­ miljen Oikopleuridae innehåller gälkorgen ett par körtlar belägna nära munöppningen. Det sekret som bildas av körtlarna transporteras till oikoplastytorna, där det kan bli självlysande. Svanssjöpungarnas matsmältningskanal är kort men alltid U-formig – vilket är vanligt bland fastsitt­ ande djur, men däremot sällsynt hos planktiska arter. Bakom svalget leder en kort matstrupe till en förhål­ landevis stor magsäck som är uppdelad i två tydliga lober. Från den högra av dessa lober leder en kort tarm framåt till analöppningen, som öppnar sig di­ rekt på kroppsytan mellan eller bakom gälspringorna. matstrupe rygglist flimmerslinga slemnät buccalrör gälspringa endostyl Födopartiklarna I havsvattnet anrikas med hjälp av de myck­ et finmaskiga slemfiltren i ­huset som djuret skapat. Det är en process som äger rum utan­för djurets kropp. Lös­ ningen med de koncentrerade födopartiklarna förs sedan hos familjen Oikopleuridae via det s.k. buccalröret till djurets mun. Lösningen har nu flera hundra gånger högre kon­ cent­ration av näringspartiklar jämfört med havsvattnet. En­ dostylen skapar med hjälp av flimmerslingan ett inre slem­ nät som bildar en insamlings­ påse för födopartiklarna. Slemnätet med födopartik­ larna rullas ihop av rygglisten och förs till matstrupen. Över­ flödigt filtrerat vatten förs ut genom de båda cilieklädda gälspringorna. ILLUSTRATION: JAN-ÅKE WINQVIST 4 • nationalnyckeln till sveriges flora och fauna Hos arten Oikopleura dioica har Per R. Flood med hjälp av indikatorpartiklar uppmätt en tarmpassage på ca 10 minu­ ter från det att partiklarna har tillsatts i havsvattnet utan­för huset. Djuret lär tro­ ligen behöva längre tid än så för att bryta ned och tillgodo­ göra sig levande organismer. Den snabba passagen tyder därför på att det i huvudsak är dött organiskt material som konsumeras. På bilden syns ett exemplar av Oikopleura dioica i sitt hus. Huset ses här nästan rakt ovanifrån med de båda spegelvända filtren synliga. Under dem kan man ana ut­ loppsventilen i mitten. FOTO: PER R. FLOOD/ BATHYBIOLOGICA Nervsystem Svanssjöpungarnas hjärna be­ står av ett fåtal celler; omkring 70 celler har identifierats hos arterna inom familjen Oiko­ pleuridae, och inom familjen Fritillariidae är antalet bara omkring 50. Eftersom hjärnan består av så få celler har man med hjälp av elektronmikro­ sko­pi kunnat göra en detaljerad kartläggning av förbindelserna mellan de celler som bygger upp detta miniatyrnervsystem. Hjärnan innehåller en så kallad statocyst, vilken tycks fungera som jämviktsorgan. Framtill tar hjärnan emot impulser från ett par jämförelsevis stora nerver förbundna med ett parigt känselorgan på buksidan samt ett par mindre nerver förbundna med känsel­ celler som omger munöppningen. Ett bakre nerv­ par förbinder hjärnan med gälspringornas flimmer­ hårsförsedda epitelceller. Dessutom finns det mindre nerver som står i förbindelse med celler i huden. På hjärnans högra sida finns en flimmerhårsbeklädd tratt som mynnar i svalget och i andra änden står i förbin­ delse med några av hjärnans nervceller. Den motsva­ rar möjligen flimmerorganet hos sjöpungar, men än så länge är dess funktion okänd. Två teorier är att den hyser något slags sinnesceller, eller att den hjälper till med utsöndringen av kroppens avfallsprodukter. Från hjärnans bakre del utgår en nerv som står i för­ bindelse med den nervtråd som löper längs svansens ryggsida. Vid svansroten sitter svansgangliet som tar emot impulser från Langerhans ­receptorceller – ett slags mekanoreceptorer som endast finns hos svans­ sjöpungar. Svansens nervsträng är ihålig med en vätske­fylld kanal i mitten – precis som lansettfiskar­ nas nervrör och ryggradsdjurens ryggmärg. Muskulatur En rad av exakt tio längsgående muskelceller löper längs båda sidorna av svansens ryggsträng. Rygg­ strängen fungerar som stödjande skelett och håller svansens längd konstant, men det är de varandra mot­ verkande (antagonistiska) musklerna på dess överoch undersida som genom sina sammandragningar åstadkommer svansens slingrande (sinusformiga) simrörelser. I och med att djurets kropp är fästad vid husets inre väggar driver svansens sinusformga sim­ rörelser vattenflödet genom huset. I resten av krop­ pen finns endast obetydliga mängder muskelvävnad. Cirkulationssystem Hjärtat är beläget i bakre delen av bålen ­ mellan magsäckens två lober. Precis som hos de andra manteldjursgrupperna utgör det cirkulationssyste­ mets centrum. Svanssjöpungarnas blod innehåller inga blodkroppar, och det flyter fram i ganska rym­ liga hålrum i kroppens extracellulära material. Man har kunnat påvisa att även svanssjöpungarna delar den för de övriga manteldjuren så karakteristiska egenheten att hjärtat byter pumpriktning med jämna mellanrum. Skelett De ganska rymliga hålrummen (lakunerna) i ­bålens extracellulära material fungerar inte bara som blod­ kärl utan även delvis som hydrostatiskt skelett (vätske­ skelett) tillsammans med ryggsträngen. Däremot har manteln, som hos andra manteldjur hjälper till att stabilisera kroppen, hos vuxna svanssjöpungar ombil­ dats till filtreringsanordning och ger inget nämnvärt stöd för kroppen. I svansen är det ryggsträngen som fungerar som skelett. Under embryonalutvecklingen består denna av en längsgående rad av celler, vilka hos det vuxna djuret innesluter en vätskefylld kanal. Gonader De flesta svanssjöpungar är hermafroditer, men det välstuderade försöksdjuret glasgrodd Oikopleura dioica utgör ett undantag från den regeln. Denna art är – som det vetenskapliga artepitetet dioica (­tvåbyggare, med varsitt hus) antyder – uppdelad i separata hanoch honindivider. De andra svanssjöpungarna är van­ ligtvis s.k. protandriska hermafroditer, vilket innebär att de växlar från att vara hanar till att bli honor. Van­ ligtvis har de ett ovarium i mitten, flankerat av en tes­ tikel på vardera sidan. Spermierna, som mognar först, släpps ut i vattnet via en kort sädesledare. Äggen fri­ görs däremot genom att kroppsväggen går sönder, och kort därefter dör djuren. Livscykel Svanssjöpungar är holopelagiska, vilket innebär att de under hela sin livscykel – från det befruktade äg�­ get till det vuxna djuret – driver fritt omkring i havs­ vattnet. Hos den mest välundersökta arten, glasgrodd Oikopleura dioica, har livscykeln ett mycket snabbt förlopp. Endast tre timmar efter befruktningen (tem­ peraturberoende) kläcks en pytteliten, grodyngels­ liknande larv. Trots att den bara är 0,3 mm lång har den alla drag som utmärker ryggsträngsdjuren, till exempel ett ihåligt nervrör, en svans med en skelett­ komponent (ryggsträngen) omgiven av muskelceller och en sträng av tarmceller. Svansen sticker ut baktill på kroppen, precis som hos fiskar och grodyngel, men den har redan vridits 90°. Efter 12 timmar har svan­ sen flyttat sig till bålens buksida. Redan efter ett halvt dygn liknar larverna av glasgrodd med andra ord de vuxna djuren i allt utom gonadernas storlek och mognadsgrad. Det är på detta stadium djuren bildar sina sköra, eleganta hus med hjälp av specialiserade tunicata: appendicularia • körtlar (oikoplaster) som sitter i huden. Efter bara tre dagar är könscellerna hos glasgrodd färdigutvecklade och släpps ut i vattnet. Kort därefter dör djuren. Att svanssjöpungarna är så extremt kortlivade påverkar dem på alla nivåer – från genernas organisation och celldelningsmönstret under embryonalutvecklingen till hur kroppens organ är konstruerade. Även om de flesta studier och vetenskapliga publikationer som berör svanssjöpungar gäller just glasgrodd, kan man misstänka att många svanssjöpungar har en extremt snabb livscykel. De enskilda djurens korta livscykel gör att populationen som helhet snabbt kan utnyttja de fläckvisa ansamlingar av växtplankton som uppstår i havet på ett i såväl tid som rum oförutsägbart sätt. Nyckel till familjer i ordningen svanssjöpungar Key to families in the order Appendicularia 1. Svans lång, avsmalnande till en jämnt avrundad spets. Bål äggformig. Endostyl rak................ Familj Oikopleuridae . lysgroddar s. 141 – Svans bred, med kluven spets. Bål äggformig eller långsmal. ­Endostyl böjd.......................... Familj Fritillariidae . bägargroddar s. 146 1. Tail long, tapering to a rounded apex. Trunk ovoid. Endostyle straight.................Family Oikopleuridae p. 141 – Tail broad, its apex cloven. Trunk ovoid or elongate. ­Endostyle curved..... Family Fritillariidae p. 146 familj Oikopleuridae – lysgroddar stam Familjen Oikopleuridae omfattar ungefär 40 arter, vilket är mer än hälften av alla kända svanssjöpungar (appendikularier). De flesta lysgroddar finns i tempe­ rerade och tropiska hav, men det finns också en hel del arter i nordliga vatten. Många av dem lever i havsvattnets övre skikt, där det finns gott om växt­ plankton. En del lever dock på djupt vatten och är jämförelsevis stora. De kan ha en kroppslängd på flera centimeter och producera ”jättehus” som är upp till en meter i diameter. Det yttre ”huset” hos lysgrod­ dar är mycket komplicerat och byggs upp av själva filtreringsanordningen, som påminner om två vingar. I huskonstruktionen ingår inströmningsöppningar med filter, födoavskiljande filter som motsvarar sjö­ pungarnas gälkorg, och en ”flyktränna” som används om djuret attackeras eller om filtret blir igenproppat. släkte 5 Huset hjälper också till att skapa flytkraft. Slemnätet som filtrerar födopartiklar ur det inströmmande vatt­ net ligger över två rörformiga och relativt stora gäl­ öppningar placerade på var sida om svalget. Det finns alltså inte, som hos egentliga sjöpungar, ett större an­ tal gälspringor, utan endast två stora öppningar. Hela djurets kropp sitter inuti huskonstruktionen, men in­ dividen kan alltså fly och bygga upp ett nytt hus om det skulle behövas. Trots husets komplexa struktur byter djuret ut det ungefär var fjärde timme under sin fem dygn korta livstid. Bålen hos lysgroddar är ägg­ formig och kompakt. Munöppningen har en undre, utskjutande flik som kallas underläpp. Lysgroddar har fått sitt svenska namn av att vissa (men inte alla) arter blir självlysande av ett sekret som avsätts på oikoplastytorna. understam ordning Chordata Tunicata Appendicularia familj släkte Oikopleura stam Släktet Oikopleura omfattar ett 20-tal arter och före­ kommer i de flesta hav. Kroppen är äggformig (lång­ sträckt och tillplattad hos Appendicularia och Fritill­ aria), och den långa avsmalnande svansen har en jämnt avrundad spets. Endostylen är rak och Fols oikoplaster finns. Två arter har påträffats i svenska vatten. n a m n g i v n i n g Oikopleura Mertens, 1830. Mémoires de l’Academie Imperiale des Sciences de Saint-Petersbourg 6: 205–220. Etymologi: Oikopleura = med hus på sidorna, alt. and­ ningshus; oikos (gr.) = hus, hem; pleura (gr.) = sida, revben, även lungsäck. Syftar på att djuret omges av ett ”hus”, så att båda sidor är skyddade. understam ordning familj släkte Chordata Tunicata Appendicularia Oikopleuridae