Κεφάλαιο 5. Μικροσκοπική μελέτη σκελετικών στοιχείων Σπόγγων και Κνιδόζωων. Δημήτρης Βαφείδης

Transcript

1 Κεφάλαιο 5 Μικροσκοπική μελέτη σκελετικών στοιχείων Σπόγγων και Κνιδόζωων Δημήτρης Βαφείδης

2 5. Μικροσκοπική μελέτη σκελετικών στοιχείων Σπόγγων και Κνιδόζωων Σύνοψη Η 3 η εργαστηριακή άσκηση περιλαμβάνει την απομόνωση και παρατήρηση στο οπτικό μικροσκόπιο των σκελετικών στοιχείων απλών θαλάσσιων ζωικών οργανισμών. Απευθύνεται στους φοιτητές του Τμήματος Γεωπονίας Ιχθυολογίας & Υδάτινου Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και συνδυάζεται με την εργαστηριακή άσκηση της μορφολογίας και συστηματικής των Σπόγγων και Κνιδοζώων που έχει προηγηθεί στο μάθημα της ζωολογίας του 1 ου εξαμήνου. Οι φοιτητές θα εξοικειωθούν με την τεχνική παρασκευής ημι-μόνιμων παρασκευασμάτων. Επιπρόσθετα ο εφαρμοσμένος στόχος της μελέτης είναι η εξάσκηση στον προσδιορισμό μέσω οπτικής μικροσκοπίας του είδους θαλάσσιων οργανισμών (αλιευμάτων) με εμπορικό ενδιαφέρον για την Ελλάδα. Η άσκηση είναι ατομική και πραγματοποιείται στην Αίθουσα Οπτικής Μικροσκοπίας (Εργαστήριο Ζωολογίας). Η διάρκεια της άσκησης είναι δύο διδακτικές ώρες. Προαπαιτούμενη γνώση Βασικές γνώσεις συστηματικής, μορφολογίας και ανατομίας των φύλων Porifera και Cnidaria (επιπέδου γενικής ζωολογίας) και θαλάσσιας βιολογίας. 5.1 Θεωρητικό μέρος Οι σκελετοί είναι συστήματα στήριξης (ερειστικό σύστημα) που παρέχουν σταθερότητα στο σώμα των ζώων, επιφάνειες για την πρόσφυση των μυών και προστασία των ευπαθών οργάνων του σώματος. Εκτός από τον σκελετό των σπονδυλόζωων, που αποτελείται από τη σύνδεση των οστών στις αρθρώσεις, στα φύλα των σπονδυλωτών εμφανίζονται στερεοί σκελετοί, είτε ενδοσκελετός (εσωτερικός) είτε εξωσκελετός (εξωτερικός σκελετός). Τα περισσότερα Μαλάκια διαθέτουν εξωτερικό όστρακο που αποτελείται κυρίως από CaCO 3, ενώ όλα τα Αρθρόποδα καλύπτονται από αρθρωτό εξωσκελετό, που αποτελείται κυρίως από την οργανική ουσία χιτίνη, η οποία σε μερικά εμποτίζεται με CaCO 3. Τέλος, τα Εχινοδέρματα έχουν ενδοσκελετό από ενδοδερμικούς ασβεστιτικούς σκληρίτες. Τα κύτταρα των Σπόγγων είναι διατεταγμένα χαλαρά σε ένα ζελατινώδες υπόστρωμα, που ονομάζεται μεσέγχυμα (μεσογλοία) (Εικόνα 5.1). Το μεσέγχυμα είναι ο «συνδετικός ιστός» των σπόγγων και αποτελείται από αμοιβαδοκύτταρα, ινίδια κολλαγόνου (με ποικιλία στη δομή τής πρωτεΐνης) και σκελετικά στοιχεία (σκληρίτες πυριτίου και ανθρακικού ασβεστίου με ταξινομική σημασία). Οι Δημόσπογγοι εκκρίνουν μια μορφή κολλαγόνου, παραδοσιακά γνωστή ως σπογγίνη. Στο φύλο των Κνιδόζωων χαρακτηριστικές σκελετικές δομές εμφανίζονται στα Ανθόζωα. Τα Αλκυονάρια (οκτωκοράλλια), που είναι όλα αποικιακά, έχουν ενδοσκελετό από ασβεστιτικούς σκληρίτες που βρίσκονται στη μεσογλοία (κοινέγχυμα) ή από μια κερατίνη πρωτεΐνη ή από συνδυασμό και των δύο (Εικόνα 5.2). Τα Σκληρακτίνια (πετροκοράλλια) είναι γνωστά για τον ασβεστολιθικό εξωσκελετό που εκκρίνουν, ο οποίος μπορεί να πάρει τεράστιες διαστάσεις δημιουργώντας υφάλους. Ο προσδιορισμός των σπόγγων και των κοραλλιών βασίζεται στη μορφή και τη διάταξη του σκελετού τους. Στην εργαστηριακή άσκηση θα απομονωθούν και θα παρατηρηθούν στο οπτικό μικροσκόπιο οι σκληρίτες και ίνες σπογγίνης από συντηρημένα δείγματα Σπόγγων και σκληρίτες από συντηρημένα δείγματα Ανθόζωων. Η συστηματική κατάταξη των οργανισμών που θα χρησιμοποιηθούν στο πειραματικό μέρος είναι: 48

3 Εικόνα 5.1 Eγκάρσια τομή στο τοίχωμα του ασβεστόσπογγου του γένους Grantia που δείχνει 1: το σύστημα των αγωγών και 2: το μεσέγχυμα. Φωτομικρογραφία από εμπορικό μονιμοποιημένο παρασκευάσματα από τη συλλογή του εργαστηρίου Ζωολογίας. Η μεγέθυνση σημειώνεται στη φωτομικρογραφία. Φύλο Porifera Cnidaria Κλάση Demospongiae Anthozoa Υποκλάση Keratosa Heteroscleromorpha Octocorallia Τάξη Dictyoceratida Agelasida Haplosclerida Alcyonacea Οικογένεια Spongiidae Irciniidae Agelasidae Petrosiidae Alcyoniidae Είδος Spongia (Spongia) Ircinia variabilis officinalis Linnaeus, (Schmidt, ) Agelas oroides (Schmidt, 1864) Petrosia (Petrosia) ficiformis (Poiret, 1789) Alcyonium palmatum Pallas, 1766 Πίνακας 5.1 Συστηματική κατάταξη των οργανισμών που θα χρησιμοποιηθούν στην εργαστηριακή άσκηση 5.2 Πειραματικό μέρος Μικροσκοπικά παρασκευάσματα σκελετικών στοιχείων Σπόγγων Στην άσκηση θα χρησιμοποιηθούν ζωντανά ή συντηρημένα δείγματα σπόγγων των ειδών Spongia officinalis, Ircinia variabilis, Agelas oroides και Petrosia ficiformis. Τα απαραίτητα υλικά και σκεύη για την απομόνωση των σκελετικών στοιχείων των Σπόγγων είναι: απεσταγµένο νερό, 49

4 Εικόνα 5.2 Αποικιακό ανθόζωο Crassophyllum thessalonicae: A: νωτιαία άποψη αποικίας B: κοιλιακή άποψη αποικίας Γ: κοιλιακή άποψη πολύποδα με εμφανείς τους ασβετιτικούς σκληρίτες Δ: ασβεστιτικός σκληρίτης (Πηγή Fryganiotis et al. 2011). 50

5 νιτρικό οξύ (HNO 3 ) νυστέρι, λαβίδα, βελόνες, αντικειμενοφόροι και καλυπτρίδες, λύχνος. Τα στάδια εργασίας είναι τα ακόλουθα: Σε αντικειμενοφόρους πλάκες που έχετε προηγουμένως αριθμήσει τοποθετήστε ένα μικρό κομμάτι ιστού από κάθε είδος σπόγγου. Προσθέστε μια σταγόνα διαλύματος HNO 3. Τοποθετήστε το παρασκεύασμα πάνω από τη φλόγα του λύχνου, για να «βράσει» και να «λιώσει» ο ιστός, και να απομείνουν τα σκελετικά στοιχεία (για τους σπόγγους των γενών Petrosia, Agelas). Εναλλακτικά για τα δείγματα των σπόγγων των γενών Spongia και Ircinia τοποθετήστε το παρασκεύασμα πάνω από τη φλόγα του λύχνου, για να ζεσταθεί και, αφού το απομακρύνετε από τη φλόγα, χρησιμοποιήστε μια λεπτή λαβίδα και μια βελόνα για να «αραιώσετε» τις ίνες της σπογγίνης. Τοποθετήστε μια σταγόνα νερό και την καλυπτρίδα Μικροσκοπικά παρασκευάσματα σκελετικών στοιχείων Κνιδοζώων Θα χρησιμοποιηθούν ζωντανά ή συντηρημένα δείγματα του είδους Alcyonium palmatum ή άλλου Κνιδόζωου. Τα απαραίτητα υλικά και σκεύη για την απομόνωση των σκελετικών στοιχείων είναι: απεσταγµένο νερό, φορμαλδεΰδη 10% νυστέρι, λαβίδα, βελόνα, αντικειμενοφόροι, καλυπτρίδες, λύχνος. Τα στάδια εργασίας για την δημιουργία του παρασκευάσματος είναι: 1. Σε αντικειμενοφόρους πλάκες που έχετε αριθμήσει τοποθετήστε από ένα μικρό κομμάτι ιστού από το κοινέγχυμα του ανθόζωου Alcyonyoum palmatum. 2. Προσθέστε μια σταγόνα διαλύματος Φορμαλδεΰδης. 3. Τοποθετήστε την καλυπτρίδα και πιέστε ελαφρά Παρατήρηση στο οπτικό μικροσκόπιο Τα μικροσκοπικά παρασκευάσματα θα αποτελέσουν αντικείμενο παρατήρησης στο οπτικό μικροσκόπιο, προκειμένου να διακριθούν τα είδη των σκελετικών στοιχείων των διαφορετικών ειδών Σπόγγων και Κνιδόζωων. Να ζωγραφίσετε τα σκελετικά στοιχεία που παρατηρήσατε στα μικροσκοπικά παρασκευάσματα, σημειώνοντας δίπλα το όνομα του είδους και τη μεγέθυνση. 5.3 Πρόταση για σύγκριση Μπορείτε να παρατηρήσετε τα μονιμοποιημένα παρασκευάσματα με τους σκληρίτες του ασβεστόσπογγου του γένους Grantia και Ανθόζωων. Επίσης να παρατηρήσετε τα ιστολογικά παρασκευάσματα του ενδοσκελετού των εχινοδερματων και των Σπονδυλόζωων (Χονδριχθύων, Οστεϊχθύων, Αμφιβίων). 51

6 5.4 Κριτήριο αξιολόγησης Στο τέλος τής άσκησης να παραδώσετε αναφορά με τα δεδομένα από την μικροσκοπική μελέτη των σκελετικών στοιχείων των σπόγγων και των ανθοζώων. Να ζωγραφίσετε τα σκελετικά στοιχεία που παρατηρήσατε στα μικροσκοπικά παρασκευάσματα, σημειώνοντας δίπλα το όνομα του είδους και τη μεγέθυνση. Να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: 1. Ποια είναι η χημική σύσταση των σκελετικών στοιχείων που παρατηρήσατε; Να κάνετε σύγκριση με τον σκελετό άλλων ζωικών οργανισμών. 2. Τι γνωρίζετε για τις εξωκυτταρικές δομικές πρωτεΐνες τού συνδετικού ιστού; Έχουν εμπορική αξία; Από ποια ζώα παράγονται; Βιβλιογραφία Ελληνόγλωσση Μορφολογία και συστηματική ασπόνδυλων, Εργαστηριακές ασκήσεις. Τομέας ζωολογίας Τμήμα Βιολογίας Α.Π.Θ. Έκδοση: Τμήμα Εκδόσεων σελ. 217 Ομάδα συγγραφέων. Ξενόγλωσση Vergne C Comment faire les préparations microscopiques. Diffusion microscopique. AZUR IMPRIMERIE. Depots legal 4e Trimestre, No 129. pp 94. Vafidis D., Koukouras A Crassophyllum thessalonicae sp.n. (Octocorallia, Pennatulacea), from the Aegean Sea. Zoologica scripta, 20 (3): Frygaiotis K., Antoniadou C., Chintiroglou C., Vafidis D Redescription of the Mediterranean endemic sea-pen Crassophyllum thessalonicae (Octocorallia: Pteroeididae). Marine Biodiversity Records 4:e3 Hickman C.P., Roberts L.S., Larson A Integrated Principles of Zoology. McGraw Hill, 11th Ed. London. 52