Nosaukums cēlies no grieķu valodas vārdiem χηλή, khēlē 'spīles' un κέρας, kéras 'taures'.
Apakštipa Chelicerata nosaukumu devis vācu zoologs un entomologs Rihards Heimons (Richard Heymons).
helicerāti
helicerātu apakštips (subphylum Chelicerata) pieder pie posmkāju tipa (phylum Arthropoda), kutikulāro virstipa (superphylum Ecdysozoa), pirmmutnieku apakšnodalījuma (subcladus Protostomia), bilaterāļu nodalījuma (cladus Bilateria), dzīvnieku valsts (regnum Animalia)
Saistītie šķirkļi
Satura rādītājs
Helicerātu izcelšanās un evolūcija
Viens no posmkāju filoģenētiskajiem atzarojumiem sākas ar trilobītveidīgajiem Trilobitomorpha. Tie dzīvojuši līdz paleozoja ēras beigām un atstājuši pēctečus – helicerātus Chelicerata. Helicerātu zemākās klases, līdzīgi priekštečiem, ir ūdens dzīvnieki un elpo ar žaunām. Augstākā helicerātu klase – zirnekļveidīgie (Arachnida) – pielāgojušies dzīvei uz sauszemes. Par helicerātu izcelšanos un attīstību nav daudz zināms, jo to ārējais skelets ir organiskas dabas un to fosilijas ir atrastas salīdzinoši maz. Helicerātu apakštipa pārstāvji ir sena posmkāju grupa. Tie zināmi no kembrija perioda vidus apmēram pirms 508 miljoniem gadu. Pirmie helicerāti bija jūras dzīvnieki, milzīgi ūdens skorpioni. Tie ir lielākie uz Zemes dzīvojušie posmkāji, jo sasniedza pat trīs metru garumu. Ūdens skorpionu tuvākie, pašreiz dzīvojošie radinieki ir zobenastes (Xiphosura). Senākās reģistrētās helicerātu fosilijas pieder Sanctacaris (Sanctacarididae, Habeliida), kas atrastas Britu Kolumbijā (Kanādā) un ir 508 miljonus gadu vecas. Sidneyia (Artiopoda, Vicissicaudata), kas atrastas Britu Kolumbijā, ir aptuveni 505 miljonus gadu vecas. Tie bija 50–130 mm gari plēsīgi vai visēdāji posmkāji, kas pārvietojās pa jūras dibenu. Mūsdienās tie ir izmiruši. Strīdīgs ir jautājums, vai Fuxianhuia (Fuxianhuiida, Fuxianhuiidae) pieskaitāmi pie helicerātiem. To fosilijas ir 525 miljonus gadu vecas.
Mūsdienu helicerātu nervu sistēmas pētījumi ir pierādījuši, ka helicerāti visciešāk ir saistīti ar daudzkājiem (Myriapoda).
Helicerātu vispārīgs raksturojums
Helicerātiem ir posmots ķermenis un ekstremitātes. To ārējo skeletu veido cieta kutikula, kas sastāv no olbaltumvielām un ar kaļķi piesātinātu hitīnu. Ārējam skeletam ir aizsargfunkcijas. Tas aizkavē iztvaikošanu, un pie tā ir piestiprināti šķērssvītrotie muskuļi. Helicerātiem augot, cietais, ārējais hitīna skelets nestiepjas, tāpēc periodiski dzīvniekiem jānovelkas (jānomaina vecā kutikula). Jauno kutikulu izdala epiderma, un, kamēr tā ir mīksta, helicerāti strauji aug. Šajā laikā tie ir neaizsargāti un nespēj kustēties. Nomainot ārējo skeletu, tie daļēji atbrīvojas arī no vielmaiņas galaproduktiem.
Atšķirībā no kukaiņiem (Insecta), helicerātiem uz galvas nav taustekļu un nav žokļu. To ķermeni veido divas daļas: galvkrūtis (prosoma) un vēders (opisthosoma). Ērcēm robeža starp šīm ķermeņa daļām vairumā gadījumu ir vāji izteikta vai izzudusi. Galvkrūtis veido septiņi galvas un krūšu segmenti. Pie galvkrūtīm atrodas seši pāri ekstremitāšu. Pirmais ekstremitāšu pāris ir heliceras. Tās atrodas mutes orgānu priekšpusē un sastāv no diviem vai trim posmiem. Heliceru galaposms ir līdzīgs spīlēm un sastāv no kustīgā un nekustīgā pirksta. Heliceras pilda žokļu funkcijas, satver laupījumu, to nogalina un sasmalcina. Zirnekļu heliceru otrais posms izveidojies par zobiņiem, kas satur indi, ar kuru nogalina medījumu. Ja šos zobiņus neizmanto, tos ieloka uz iekšu zem heliceru pirmā posma. Helicerātu otrais ekstremitāšu pāris ir pedipalpas. Arī tās sastāv no vairākiem posmiem. Ar pedipalpām satver barību (skorpioni), uz tām atrodas dažādi maņu orgāni (ērcēm), tās kalpo kā kopulācijas orgāns (zirnekļiem) vai ir līdzīgas ceturtajam ejkāju pārim. Pēdējie četri ekstremitāšu pāri ir kustību orgāni – ejkājas. Posmu robežās ārējā skeleta plātnītes savieno mīksta plēvīte. Daļai helicerātu vēderam izšķir divas daļas. Vēdera priekšējā daļa (mezosoma) dažām grupām ir saistīta ar elpošanas orgāniem – ar žaunām vai plaušām saistītiem ekstremitāšu rudimentiem. Vēdera aizmugurējai daļai (metasomai) ekstremitātes ir reducējušās.
Helicerātiem ir vaļēja asinsrites sistēma. Tai ir sirds, un asinsvados plūst hemolimfa – asiņu un starpšūnu šķidruma sajaukums. Sirds ir muskuļotas caurulītes veidā. Tās pulsāciju nodrošina sirds muskuļi un apkārtējie skeleta muskuļi. Hemolimfa no sirds pa artērijām nonāk ķermeņa dobumā (celomā) un apskalo iekšējos orgānus. Helicerātu elpošanas sistēma ir daudzveidīga, ko nosaka dažādais helicerātu dzīvesveids. Mūsdienu sauszemes helicerātiem ir gan plaušas, kas piegādā asinīm skābekli, gan arī trahejas, kas to piegādā organismam bez asins palīdzības. Ūdenī dzīvojošajiem helicerātiem ir žaunas.
Helicerātu nervu sistēma sastāv no divām nervu ķēdītēm, kurās ir pa nervu mezglam katrā posmā, un smadzenēm, kas ir nervu mezglu sakopojums. Skorpioniem visi nervu mezgli ir saplūduši vienotā masā un atrodas galvkrūtīs. Kā maņu orgāni tiem kalpo matiņi, kas uztver temperatūras un mitruma izmaiņas, vibrācijas, gaisa plūsmas un ķīmiskas vielas, smaržas un garšas. Mūsdienu helicerātiem ir gan saliktas acis (zobenastēm), kas atrodas galvas sānos, gan mazas, vienkāršas actiņas (ocelli), kas atrodas starp saliktajām acīm. Zobenastu acis uztver kustību, bet nespēj izveidot attēlus. Savukārt lēcējzirnekļiem ir ļoti plašs redzeslauks: to galvenajām acīm ir desmit reižu asāka redze nekā spārēm.
Vairums helicerātu ir šķirtdzimuma dzīvnieki, tomēr ir atsevišķas grupas, piemēram, dažas ērces, kas var vairoties partenoģenētiski. Lielākā daļa helicerātu vairojas ar olām, bet skorpioniem un daļai ērču raksturīga dzīvdzemdēšana. Zobenastes ir ūdens dzīvnieki, un tām ir raksturīga ārējā apaugļošanās, kad sperma un olšūnas savienojas ārpus ķermeņa. Sauszemes helicerātiem raksturīga iekšējā apaugļošanās. Tā var būt tieša, kad tēviņa un mātītes ģenitālijas saskaras. Vairumam sauszemes helicerātu ir netieša iekšējā apaugļošanās, kad tēviņi veido spermatoforus (spermas pakas), kurus mātītes uzņem savā ķermenī. Vairums helicerātu mazuļu pēc izšķilšanās rūpējas paši par sevi, bet skorpioniem un dažām zirnekļu sugām mātītes sargā un baro mazuļus. Helicerātu attīstība notiek bez pārvēršanās; no olām izšķīlušies mazuļi ir līdzīgi saviem vecākiem. Ērcēm attīstība notiek ar pārvēršanos.
Pirmie helicerāti bija plēsēji, bet ar laiku to barošanās kļuva daudzveidīgāka. Mūsdienās tie ir plēsēji, augēdāji, parazīti un saprofāgi. Daļa helicerātu var uzņemt tikai šķidru barību. Piemēram, skorpioni un zirnekļi nevar izmantot cietu barību, jo tiem ir ļoti šaurs zarnu trakts. Tie ievada gremošanas fermentus laupījumā un pēc tam izsūc sagremoto šķidrumu. Dažas ērču sugas ir asinssūcēji parazīti. Zobenastes un māņzirnekļi var uzņemt cietu barību. Māņzirnekļi ir plēsēji, augēdāji un saprofāgi. Sauszemes helicerātiem vielmaiņas galaproduktus no asinīm savāc Malpīgija vadi un izdala tos cietā veidā mitruma saglabāšanas nolūkos. Zobenastes pārveido slāpekli saturošās vielas amonjakā un izdala caur žaunām. Cietos atkritumus tās izdala caur ānusu kā cietos ekskrementus. Sauszemes helicerāti slāpekli saturošos vielmaiņas galaproduktus izdala cietu atkritumvielu veidā.
Inde raksturīga skorpioniem, zirnekļiem un māņskorpioniem. Solpugām ir konstatēti indes dziedzeri. Daļa helicerātu izmanto ķīmiskas vielas aizsardzības nolūkos.
Helicerātu sistemātika
Pašreiz zināmas aptuveni 115 000 helicerātu (Chelicerata Heymons, 1901) sugas. Pēc zinātnieku uzskatiem, vēl varētu būt aprakstāmas aptuveni 500 000 ērču un 130 000 zirnekļu sugas.
Helicerātus iedala trīs klasēs un 14 apakšklasēs:
| Klases | Apakšklases |
| merostomāti (Merostomata) | vēžskorpioni (Eurypterida) – mūsdienās izmirusi kārta |
| zobenastes (Xiphosura) | |
| zirnekļveidīgie (Arachnida) | skorpioni (Scorpiones) |
| vicastaiņi (Uropygi) | |
| šizomīdas (Schizomida) | |
| vickājaiņi (Amblypygi) | |
| zirnekļi (Aranea) | |
| taustekļskrējēji (Palpigradi) | |
| māņskorpioni (Pseudoscorpiones) | |
| solpugas (Solifuga) | |
| māņzirnekļi (Opiliones) | |
| kapuczirnekļi (Ricinulei) | |
| ērces (Acari) | |
| jūras zirnekļi (Pycnogonida) | jūras zirnekļi (Pantopoda) |
Jūras zirnekļus reizēm izdala no helicerātiem atsevišķā grupā, jo ģenētiskie pētījumi liecina, ka tā, iespējams, ir sena posmkāju māsas grupa. Arī skorpionu novietojums helicerātu apakštipā joprojām ir strīdīgs jautājums.
Helicerātu sastopamība
Helicerātu apakštips apvieno sauszemes un jūras dzīvniekus, kas sastopami visos kontinentos un biotopos, izņemot Antarktīdu. No merostomātiem pašreiz dzīvas zināmas četras zobenastu sugas. Tās ir sastopamas seklos tropu jūru ūdeņos. Mūsdienās zināmas aptuveni 1300 jūras zirnekļu sugas. Tie sastopami visās jūrās un okeānos, ieskaitot aukstos Antarktīdas ūdeņus, kā arī atrodami līdz pat četru jūdžu dziļumā.
Latvijā sastopama tikai zirnekļveidīgo klase ar aptuveni 1500 sugām.
Helicerātu saimnieciskā nozīme
Skorpionu un dažu zirnekļu inde var būt bīstama cilvēkiem. Dažas no tām izmanto medicīnā dažādu slimību ārstēšanai, ieskaitot smadzeņu vēzi un Alcheimera slimību. Dažas ērču sugas ir cilvēka un dzīvnieku asinssūcēji parazīti, ādas un iekšējo orgānu parazīti. Citas ērces izraisa alerģiskas slimības, astmu, siena drudzi un ekzēmu. Daļa ērču sugu ir būtiski augu kaitēkļi. Daudzas ērču sugas izmanto bioloģiskajā augu aizsardzībā cīņai pret augu kaitēkļiem.
Zirnekļu veidotais pavediens (tīmeklis) ir ļoti viegls un izturīgs. Tā iegūšana no zirnekļiem ir dārgs un laikietilpīgs process, tāpēc ir veikti pētījumi, lai ar ģenētiskās inženierijas palīdzību šādu pavedienu iegūtu no citiem organismiem.
Senāk Amerikas pirmiedzīvotāji izmantoja zobenastes pārtikā un to čaulas – kā traukus. Zobenastu asinis satur asins recēšanas aģentu (limulus amebocyte lysate), ar kuru var noteikt medicīnas iekārtu piesārņojumu ar bīstamām baktērijām vai konstatēt muguras smadzeņu meningītu un dažus vēža paveidus. Zobenastu asinis izmanto zāļu pagatavošanai.