Blog de Biologia CMPA 201 2020: Material sobre equinodermos

O filo Echinodermata:

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Características:

- Simetria radial: os equinodermos se distinguem dos filos invertebrados falados anteriormente, com a exceção dos cnidários, pois apresentam simetria radial, e não bilateral. Isso significa que o corpo dos equinodermos pode ser dividido em vários planos ou eixos simétricos (ao todo, cinco eixos, por isso, se diz que a simetria dos equinodermos é "pentarradial"), diferentemente dos outros invertebrados, que só podem ser cortados em um único plano (sagital). Uma particularidade dos equinodermos é que, em sua fase larval, apresenta simetria bilateral, desenvolvendo simetria radial na fase adulta. A presença de fase bilateral no estágio larval coloca os equinodermos dentro do clado Bilateria, e não dos Radiata.

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- Triblásticos: desenvolvem ectoderma, mesoderma e endoderma

- Enterocelomados: outra novidade entre os invertebrados, que, até então, foram esquizocelomados. O celoma se forma, nos equinodermos, de invaginações do arquêntero, formando células mesodérmicas que se desprendem, "caindo" na blastocele, onde se desenvolvem formando o celoma.

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- Deuterostômios: outra novidade trazida pelos equinodermos, o blastóporo dá origem ao ânus (pertencem ao clado Deuterostomia: formado por equinodermos e cordados)

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- A parede corporal se caracteriza por uma camada epidérmica associada a um endosqueleto (esqueleto interno) formado por uma série de minerais que conferem sustentação aos órgãos, amplifica a possibilidade de movimentos e protegem o organismo. Alguns destes "ossículos" ficam para fora do corpo, formando "espinhos" que ajudam a fixar o corpo às superfícies e afastar predadores.

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- Sistema nervoso circular: difere dos sistemas dos demais invertebrados, que é geralmente ganglionar. Consiste em um anel que circunda a boca de onde partem os seus nervos, formando uma rede neural. O sistema sensorial é pouco visível, consistindo em células que conferem visão localizadas nas pontas dos "braços" além de quimiorreceptores e mecanorreceptores distribuídos ao longo dos braços.

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- A locomoção é realizada pela ação dos sistemas muscular e ambulacral, este sendo um sistema único e característico dos equinodermos. Os músculos estão associados ao esqueleto interno, controlando o movimento dos braços e espinhos. O sistema ambulacral ou hidrovascular consiste em um sistema de tubulações preenchidos de água e que se ramificam para cada braço, terminando em vários pequenos órgãos também de formato tubular e com ventosas em suas pontas, os pés ambulacrais. Por meio da ação dos músculos, estes pés são utilizados pelo organismo para se deslocar pelo substrato.

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- O sistema circulatório é bastante reduzido e pode ser ausente, com as principais funções deste sistema sendo cumpridos pelo próprio sistema hidrovascular, que distribui os nutrientes obtidos a partir da digestão entre os tecidos e órgãos, além de realizar as trocas gasosas. O mais parecido com um sistema circulatório é o sistema hemal, um sistema de canais abertos onde circula o sangue, que não tem pigmento respiratório e não é bombeado por um coração

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- Assim como o sistema circulatório, o sistema respiratório é reduzido. Na maioria das vezes, as trocas gasosas são feitas pelo sistema hidrovascular, mas também pode acontecer por órgãos especializados, como brânquias, pápulas e "árvores respiratórias".

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- Órgãos excretores são ausentes. A remoção de excretas nitrogenadas é feita por difusão através do sistema ambulacral

- Os equinodermos são dioicos (sexos separados) e seus sistemas reprodutores são relativamente simples: consistem em órgãos produtores de gametas, os testículos nos machos e os ovários nas fêmeas, que liberam os gametas em canais que terminam em uma abertura próxima ao ânus, lançando-os ao mar. Os gametas, então, se encontram na água, portanto ocorre fecundação externa, e o desenvolvimento é indireto com estágio larval bilaterado. Os equinodermos ainda podem se reproduzir assexuadamente através de suas capacidades regenerativas.

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- Como citado, os equinodermos têm tanto ânus quanto boca (sistema digestório completo) e a primeira abertura a se formar é o ânus (deuterostômios). O ânus se localiza na porção superior do corpo e a boca na inferior, voltada para o substrato. As funcionalidades dos órgãos variam de espécie para espécie e seus respectivos hábitos alimentares, por exemplo: certas espécies usam "dentes" para cortar plantas, detritos, algas, etc., fazendo a digestão dentro de seus estômagos, enquanto outras, como as estrelas-do-mar, ejetam seus estômagos e liberam enzimas sobre as presas, ingerindo o material orgânico já digerido.

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- São animais exclusivamente marinhos, ou seja, só encontrados em águas salgadas, principalmente nas regiões de maior turbulência. Além disso, vivem intimamente associados ao substrato marinho, podendo viver fixados a ele ou se deslocando, se alimentando de animais, plantas, algas e detritos sedimentados que lhe são disponíveis. Por causa deste modo de vida bentônico, a simetria radial se apresenta como a mais vantajosa já que, assim, seus órgãos sensoriais se distribuem de maneira mais igual ao longo do corpo, podendo perceber estímulos de todos os seus arredores.

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- Os equinodermos são divididos em cinco classes: Crinoidea, Asteroidea, Ophiuroidea, Echinoidea e Holothuroidea

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Revestimento corporal e sistema esquelético:

Os equinodermos são dotados de uma fina camada epidérmica composta por células epiteliais, além de células pigmentadas, conferindo uma grande variedade de cores para as suas espécies, assim como, em alguns casos, glândulas responsáveis pela secreção de substâncias tóxicas usadas para a proteção.

Abaixo da camada de epiderme temos uma camada formada por tecido conjuntivo, a derme, onde estão dispostos os ossículos, placas de material calcário (formado a partir de sais de cálcio) que compõem o sistema esquelético dos equinodermos.

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Como mencionado na lista de características, o esqueleto dos equinodermos, por ser encontrado no interior do corpo, e não em seu exterior como a carapaça dos insetos ou as conchas dos moluscos, é um endosqueleto. A forma como os ossículos se organizam varia de organismo a organismo, podendo estas placas ser numerosas e bem conectadas, conferindo maior rigidez e articulação, ou ser escassas, espalhadas pelo corpo e sem muita ligação entre elas, fazendo o corpo mais "esponjoso". Os ossículos também costumam se protuberar além da epiderme, assim, a "pele" dos equinodermos é coberto por espinhos que ajudam na fixação ao substrato, além de proteger o corpo. Esta característica, a de ter o corpo coberto por espinhos, é o que dá o nome do filo, Echinodermata (Echinos = espinho; derma = pele).

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Sistema nervoso e sensorial:

Por causa da simetria radial, o corpo dos equinodermos não apresenta uma "cabeça", assim, o seu sistema nervoso e sensorial é difuso pelo corpo, ou seja, não se concentra em uma região específica formando um cérebro ou gânglio, o que existe é um anel nervoso ao redor da boca (por isso é um sistema nervoso circular) e uma ramificação para cada braço, invervando as suas estruturas e controlando a sua movimentação. Por causa da ausência de gânglios nervosos, o sistema é, também, não ganglionar.

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Os sentidos dos equinodermos são limitados à percepção de estímulos químicos (olfato, paladar) via quimiorreceptores e físicos (pressão, tato, etc.) via mecanorreceptores, ambos dispersos na pele, embora sejam mais concentrados na face dorsal do corpo, voltada ao substrato, para que possam perceber as suas presas. Algumas espécies, como as estrelas-do-mar, têm pequenos ocelos nas pontas de seus braços que permitem visão.

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Sistemas muscular e ambulacral (locomoção):

Os equinodermos possuem dois tipos de músculos: longitudinal e circular que utilizam o sistema endosquelético de ossículos para se sustentarem e realizar seus movimentos. Os músculos também estão presentes no sistema ambulacral sendo, então, extremamente importantes para a movimentação como um todo destes organismos. O sistema ambulacral ou hidrovascular é uma das principais características dos equinodermos tendo em vista que só é encontrado neste filo. Este sistema é formado pelo madreporito, abertura localizada na região central do equinodermo, ou seja, de onde partem os seus braços, mais especificamente na porção dorsal, sendo responsável por permitir a entrada de água do mar no sistema; pelo canal pétreo, que conduz a água do mar até o canal circular, que, assim como o anel nervoso, circunda a boca e é de onde sai um canal para cada braço do corpo, os canais radiais, que, por sua vez, ramificam em canais laterais, se comunicando a pares de pés ambulacrais ao longo do braço. O líquido circulado pelo sistema ambulacral é uma mistura de água do mar com proteínas, sais e células ameboides com função imunológica e a pressão exercida por este líquido, em conjunto com a força da musculatura, faz com que este sistema promova a locomoção do organismo. Acontece assim: os equinodermos são dotados de várias pequenas extensões revestidas por músculo denominados pés ambulacrais, que estão conectados a ampolas que, por sua vez, se comunicam com os canais do sistema ambulacral. Quando ocorre um aumento de pressão nas ampolas, a água contida nelas "preenche" os pés, que se estendem. Em seguida, há um relaxamento nos músculos provocando a retração destes pés. Como os pés são dotados, também, de ventosas em suas pontas, quando o pé se estende, ele se fixa ao substrato e se solta quando retrai. A coordenação destes pés ao longo dos braços provoca o deslocamento (consideravelmente lento) do organismo ao longo do substrato. Outra função importante é a fixação em si, os equinodermos conseguem, a partir de suas ventosas e de seus fortes espinhos, "escalar" superfícies íngremes e ficar fixadas a elas, obtendo um local seguro para viverem e obterem alimento.

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Além da função locomotora, o sistema hidrovascular dos equinodermos serve como sistema excretor, circulatório e respiratório de vários de seus representantes. Os resíduos do metabolismo são eliminados na água através das paredes delgadas dos pés ambulacrais, consistindo uma forma de difusão; nutrientes e gases são distribuídos pelas células e tecidos do corpo através dos canais hidrovasculares. Em alguns casos, porém, são vistos "substitutos" para os sistemas circulatório e respiratório, porém estes não são tão desenvolvidos quanto o dos outros filos: o sistema circulatório dos equinodermos, por exemplo, também chamado de "sistema hemal", consiste somente em uma série de tubos, não existe coração nem outra forma de órgão bombeador bem definido. O "sangue" dos equinodermos não têm pigmentos respiratórios, portanto, não participa das trocas gasosas, fazendo apenas a distribuição de nutrientes. A obtenção de gás oxigênio e eliminação de gás carbônico é feita através de brânquias que podem ser encontradas na região da boca ou ao longo dos braços. Existe, também, o sistema de "árvores respiratórias", um sistema de filamentos que parte da cloaca e se estende até os braços, onde se ramificam intensamente para comunicar com os tecidos do corpo, fazendo as trocas gasosas via difusão.

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Reprodução e desenvolvimento:

Os equinodermos possuem um par de gônadas para cada um de seus braços. Estas gônadas são responsáveis por sintetizar os espermatozoides e óvulos que serão fecundados, dando origem a novos indivíduos. Estes seres são dioicos, então os corpos masculino e feminino são separados, não existem hermafroditas. Os gametas produzidos nas gônadas são eliminados do corpo através de uma abertura localizada na porção dorsal do corpo. Liberados na água, os gametas se encontram e fecundam (fecundação externa), formando o zigoto. O zigoto se desenvolve gerando uma larva de simetria bilateral e livre-natante. Após este estágio, estas larvas se instalam no substrato marinho, desenvolvendo o seu modo de vida bentônico além da simetria radial. Como os equinodermos passam por uma fase larval antes de sua fase adulta, apresentam desenvolvimento indireto.

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Além da reprodução sexuada, os equinodermos são muito conhecidos pelas suas elevadas capacidades de regeneração, que pode, até mesmo, gerar novos organismos, constituindo, também, uma forma de reprodução, esta do tipo assexuada.

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Sistema digestório:

O sistema digestório dos equinodermos é bem simples quando comparado ao dos demais invertebrados, sendo formado por boca, estômago, intestino e ânus, porém, é preciso destacar que os hábitos e as estratégias de alimentação são bastante variadas: os pepinos-do-mar, por exemplo, costumam se alimentar de matéria orgânica em decomposição assim como pedaços de alga, animais e plantas depositados no substrato marinho. Estes equinodermos se caracterizam por terem um corpo alongado, fazendo com que as suas duas aberturas digestivas (boca e ânus) estejam dispostas no sentido horizontal, e não vertical como os demais. Costumam apresentar, também, tentáculos ao redor de sua boca para capturar presas ou pegar os detritos dos quais se alimentam. Os ofiúros possuem hábitos semelhantes aos dos pepinos-do-mar, se nutrindo da matéria depositada no solo, enquanto os crinoides são animais filtradores, isto é, filtram plâncton e pedaços de alimento da água, utilizando para isso seus vários braços. As bolachas-do-mar e os ouriços-do-mar também costumam se alimentar de pedaços de alga, vegetais e animais encontrados no fundo do mar, usando, para isso, cinco pequenos dentes localizados em suas bocas em uma estrutura denominada lanterna de Aristóteles, ajudando a raspar, triturar e mastigar os alimentos. Somente os ouriços-do-mar conseguem projetar esta estrutura, aumentando o seu alcance dos alimentos. Por fim, as estrelas-do-mar são conhecidas por virar o seu tubo digestório de dentro para fora, o colocando para fora do corpo, envolvendo as suas presas, sobre as quais lançam as enzimas produzidas por suas glândulas, digerindo o animal fora do corpo para, posteriormente, "beber" a presa liquefeita e absorver seus nutrientes. Além disso, uma das principais "vítimas" das estrelas-do-mar são os moluscos bivalves, que têm suas conchas abertas à força em decorrência de uma ação conjunta dos sistemas muscular e ambulacral destes equinodermos.

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Classificação dos equinodermos:

Crinoidea (crinoides):

- Classe mais ancestral: várias espécies fossilizadas

- Corpo em formato de taça/cálice sustentado por um pedúnculo composto por uma fileira de peças ósseas. No caule se localizam uma série de braços com aspecto de penas de pássaro chamados de "pínulas". Estas pínulas são usadas para puxar correntes de água de onde o crinoide extrai o alimento. A boca está localizada voltada para cima, e não para o substrato

- Alguns representantes são capazes de nadar usando seus braços (não pedunculados), mas, em geral, preferem viver fixados ao substrato (pedunculados)

- Filtradores: se alimentam de algas, plânctons e pequenos animais suspensos na água

- Principal representante: lírio-do-mar

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Asteroidea (asteroideos):

- Corpo caracterizado pela presença de uma placa central de onde partem os conjuntos de braços, geralmente cinco, mas podem aparecer em maiores quantidades

- Formato de estrela (Asteroidea - "aster" lembra "estrela")

- Endosqueleto bem desenvolvido: suas peças são numerosas e ligadas umas as outras, conferindo maior proteção e precisão em seus movimentos

- Percepção sensorial mais desenvolvida/notável dentre os demais equinodermos: certas espécies têm olhos na ponta de seus braços, conseguem perceber estímulos físicos e químicos, etc.

- Podem se alimentar de algas e detritos, mas possuem costumes predatórios (caçam outros animais, os prendendo com seus braços e ejetando seus tubos digestórios, liberando químicos digestivos sobre eles, fazendo uma digestão extracorporal para ingerir os restos depois)

- Têm elevada capacidade de regeneração: uma parte seccionada do corpo pode formar um novo organismo (reprodução assexuada por fissão/fragmentação)

- Geralmente vivem em ambientes rochosos. Não são fixos a um determinado local, conseguem se deslocar usando seus pés ambulacrais

- Principal representante: estrela-do-mar

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Ophiuroidea (ofiúros):

- Corpo parecido com o dos representantes da classe Asteroidea, isto é, uma placa central com um conjunto de braços ao seu redor, geralmente em números de cinco, com a principal diferença sendo que os seus braços são muito mais maleáveis e flexíveis (moles) e de maior comprimento

- Se alimentam de detritos e matéria orgânica em decomposição depositada no substrato marinho, podendo, também, se alimentar de outros animais, como peixes, moluscos e artrópodes

- O tubo digestório dos ofiúros é um dos casos onde o ânus tem função reduzida, com a boca servindo tanto para a entrada de alimentos quanto para a ejeção de resíduos da digestão. Não só o ânus tem pouca importância como boa parte do sistema digestório em si. Em decorrência do tamanho reduzido destas criaturas, o sistema é compacto e somente boca e estômago tem funcionalidade significativa

- Além dos pés ambulacrais, conseguem se deslocar fazendo movimentos serpenteantes com seus braços

- Assim como as estrelas-do-mar, também têm propriedades regenerativas

- Costumam viver em ambientes mais protegidos, como em meio a rochedos, algas e corais

- Principal representante: serpente-do-mar

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Echinoidea (equinoides):

- Corpo de formato arredondado (formato esférico/globular, como no caso dos ouriços, ou circular/discoide, como no caso das bolachas)

- Suas espécies são, geralmente, cobertas por muitos espinhos (em alguns casos estes liberam veneno) e estruturas chamadas "pedicelárias", pequenas "pinças" que usam para pegar pequenas partículas de alimento e limpar os detritos que, de tempos em tempos, acumulam sobre a sua pele

- Se alimentam de algas e matéria orgânica em decomposição

- Possuem "lanterna de Aristóteles", que comporta os seus cinco "dentes"

- Costumam viver na areia ou locais rochosos, podendo se enterrar parcial ou totalmente nestes ambientes

- Principais representantes: ouriço-do-mar e bolacha-do-mar

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Holothuroidea (holotúrias/holoturoides):

- Se destacam pelo corpo alongado, de certo modo "vermiforme", com a boca localizada na região anterior e o ânus na posterior.

- Seu sistema esquelético é pouco desenvolvido: os ossículos são encontrados em pequenas quantidades e são espalhados pelo organismo, assim, costumam ter o corpo pouco rígido, com aspecto mole

- Realizam respiração através das "árvores respiratórias"

- Seus braços são diferenciados na forma de vários tentáculos que circundam a boca, servindo como instrumento para a captura de presas e alimentos

- Alimentação composta por matéria orgânica em decomposição e detritos sedimentados no solo marinho

- Principal representante: pepino-do-mar

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Importância dos equinodermos:

Os organismos deste filo são particularmente importantes para o meio ambiente pois participam intensamente dos processos de remoção e reaproveitamento da matéria orgânica em decomposição do solo marinho, ajudando a manter o ambiente limpo e adequado para as demais formas de vida, como corais por exemplo. Um dos seres que se destaca nesta função de limpeza é o pepino-do-mar, que ingere grandes quantidades de areia do mar, filtra a "sujeira" da qual se nutre e defeca a areia limpa. A remoção desta matéria em decomposição também evita que as algas se proliferem de modo demasiado, o que é algo negativo para o ecossistema, tendo em vista que quanto maior o número de algas, mais difícil fica para a luz do sol penetrar na água e, assim, ser realizada a fotossíntese que libera o gás oxigênio consumido pelos seres aquáticos. Desta maneira, o fenômeno da eflorescência algal (algal bloom) pode ocasionar a morte de muitos peixes, outras algas, crustáceos, moluscos e vários outros seres, comprometendo o ecossistema do local. Assim, os pepinos-do-mar, tal como outros equinodermos, ajudam a manter o ecossistema estável.

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Alguns equinodermos, principalmente membros das classes Asteroidea, se alimentam especialmente de algas, sendo que algumas de suas espécies podem ser particularmente perigosas para estes seres que são tão importantes para a manutenção dos níveis de gases da atmosfera, além de fazerem parte dos grandes complexos de corais, onde inúmeras espécies têm abrigo e fonte de alimento. O principal exemplo, quando se fala dos grandes predadores de corais, é a estrela-do-mar "coroa de espinhos", de dimensões muito maiores que as estrelas-do-mar comuns e dotadas de dezenas de braços, devoram grandes quantidades de algas e pólipos para se alimentar, podendo ocasionar a morte de corais inteiros, que ficam "esbranquiçados". O consumo das algas pode ser, todavia, algo positivo no caso de uma proliferação descontrolada destes seres. Neste caso, estrelas-do-mar e ouriços-do-mar podem ser liberados para se alimentar destas algas e trazer as populações a um nível mais adequado.

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Para os interesses humanos, existem várias aplicações para os equinodermos: espécies como estrelas-do-mar, pepinos-do-mar e ouriços-do-mar possuem partes do corpo e órgãos comestíveis, tendo, então certa importância culinária; podem ser cultivados como isca para a pesca; os ossos dos equinodermos, assim como as carapaças sedimentadas de outros seres, como protistas, moluscos e insetos, com o passar dos tempos, forma estruturas rochosas, como o calcário; as capacidades regenerativas destes seres, tal como a regeneração das planárias, desperta a curiosidade de pesquisadores que buscam formas de aplicar mecanismos semelhantes em humanos para a recuperação de membros e outras partes do corpo perdidas, etc.