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Die Anatomie der Seeigelstacheln

Klaus Vöge

Die Stacheln sind bewegliche Anhänge der Seeigel von verschiedener, oft artbestimmender Form. Auf dem Gehäuse der Seeigel sind meistens unterschiedliche Stacheln in Größe und Form vorhanden.

 

Die Stacheln sind in Form und Größe sehr unterschiedlich.

 

Durch die Muskelfasern sind sie beweglich auf den Warzenköpfen befestigt. Die Stacheln dienen vorwiegend zum Schutz, aber auch zur Fortbewegung. Einige Seeigel bohren sich mit Hilfe der Stacheln und der Zähne in harten Felsen, ja sogar in Stahlpfeiler. Der Warzenkopf sitzt fest auf der Schale. Der Kalk hat hier ein festeres Gefüge als das übrige Gehäuse und ist ungewöhnlich glatt. Die Stachelpfanne liegt am unteren Ende des Stachels. Die Pfanne des Stachels ist klein ausgelegt und sichert damit eine größere Beweglichkeit auf der Corona. Oberhalb der Pfanne trägt der Stachel einen gezähnten Rand, der zur Befestigung der Muskelfasern dient. Ungefähr dreißig Muskelstränge umgeben das Stachelgelenk und drücken die Pfanne auf die Kugel. Die Muskeln, die den Stachel mit dem Warzenkopf verbinden, zerfallen in zwei getrennte Schichten. Die inneren bestehen aus weißen, langsamen Schichten (der Sperrmuskulatur). Die äußeren bestehen aus durchsichtigen, flinken Muskeln (der Bewegungsmuskulatur).

Schnitt durch einen regulären Seeigelstachel	ein Seeigelstachel

Der Stachel unterteilt sich in: Den Stachelkopf, das verdickte, basale Ende mit Stachelpfanne und Muskelansatzring, den Stachelhals, der etwas eingeschnürte Teil und den Stachelschaft oder –körper der rauhe, dornige oder gestreifte Hauptteil des Stachels. Die Stacheln werden, wie die Gehäuseplatten, von einem bewimperten Epidermisüberzug bedeckt. In der Epidermis befinden sich die Drüsenzellen und Nervenfasern. An der Spitze des Stachels wird die Schicht häufig abgerieben und durch eine Kalkinkrustation ersetzt. Bei vielen Seeigeln stehen rings um die Stachelwarzen kleinere Warzen für die Sekundärstacheln, welche bei Gefahr einen Schutzmantel um die muskelreiche Basis der Hauptstachel bildet. Die Sekundärstacheln können auch zwischen den Füßchen auf den Ambulakralfeldern stehen.

Das Gelenk der Stacheln: Gelenkkugel/Gelenkpfanne/Muskelansätze
Die Epidermisschicht	Die Sekundärstacheln am Stachelfuß	Die Muskeln fixieren die Stacheln

Wenn man die Haut eines Seeigels mechanisch reizt, so neigen sich Stacheln als Barriere dem Reizort zu. Es reagiert die Bewegungsmuskulatur. Die Zahl der sich neigenden Stacheln nimmt entsprechend der Reizung zu. Ist der Reiz von kurzer Dauer, schwingen die Stacheln in ihre Ruhestellung zurück. Bei längerer Reizdauer wird außer der Bewegungsmuskulatur auch die Sperrmuskulatur aktiviert. Dann verharren die Stacheln in der dem Reizort zugeneigten Stellung. Sie lassen sich durch keinen Druck bewegen und brechen eher ab oder springen aus dem Gelenk. Bei einem chemischen Reiz (wenn z.B. sich ein Seestern nähert) wird dagegen die starke Form des Stachelreflexes angesprochen. Bei diesem Reflex legen sich die Stacheln zur Seite und die globiferen Pedicellarien (Giftzangen) treten in Aktion, unterstützt von den tridenteten Zangen (Klappzangen).

Der Seeigel in Ruhestellung

Abwehr bei leichter Berührung

Verteidigung bei chem. Reiz

 

Eine Frage stellt uns der Seeigel, die noch nicht geklärt ist. Die sehr beweglichen Pedicellarien sind laufend in Gefahr, in die eigenen Stacheln zu beißen. Damit dieses nicht geschieht, hat der Igel einen Stoff entwickelt, der dieses verhindert. Der Beweis sieht folgendermaßen aus: Berührt man mit einem Stachel des eigenen Seeigel eine Pedicellarie, so geschieht nichts. Kocht man diesen Stachel aus und wiederholt den Versuch, so schnappt die Pedicellarie zu. Dieses nennt man Autodermophilie.

Die Frage ob die Seeigel sich mit ihren Stacheln oder ihren Saugfüßchen bewegen, kann durch „mit beiden“ beantwortet werden. So wird bei vielen Seeigeln die ruhige Vorwärtsbewegung durch die Ambulakralfüßchen bewältigt. An vertikalen Glasscheiben und Steinen bewegt sich der Igel nur durch die Ambulakralfüßchen. Ebenso können alle Seeigelarten allein mit den Stacheln marschieren. Wenn dem Igel Gefahr droht und er auf der Flucht ist, kommen die Stacheln zum Einsatz. Hier setzen die Reflexe der Stacheln ein, um schnell aus der Gefahrenzone zu kommen. Auch wenn diese Flucht sehr diszipliniert erscheint (z.T. bewegen sich die Stacheln im Gleichschritt), gibt es kein Zentrum, dass die Gehbewegungen koordiniert.  Dieses bewirken nur die Reflexe der einzelnen Stacheln.

auf den Stacheln..

..ist der Seeigel unterwegs

Auch die Wassertemperatur beeinflusst die Gehgeschwindigkeit. Bei 22 Grad führt der Seeigel doppelt so viele Schritte durch wie bei 13 Grad. Bei den Gehbewegungen sind die gesamten Stacheln des Igels beteiligt. So wird ein Körper, der dem gehenden Igel aufgelegt wird, ebenso von der Vorderseite zur Rückseite des Igels wandern, wie die Stelle auf dem Erdboden.  Wenn ein Seeigel auf dem Rücken zu liegen kommt, besitzen alle Tiere die Fähigkeit, sich wieder in die Normallage zu begeben. Auch hier spielen wieder die Stacheln mit den Saugfüßchen zusammen. Bei den langstacheligen Igeln schaffen es die Stacheln meistens allein. Bei den kurzstacheligen setzt eine Gehbewegung ein, bis der Seeigel an eine Schräge oder einen feststehenden Gegenstand kommt. Jetzt arbeiten Stacheln und Füßchen zusammen und richten das Tier wieder auf. Falls das Tier nicht in die Normalstellung kommt, verendet es.

 

Stachel, Bewegungsmuskel, Sperrmuskel und Epidermis mit Ringnerv

Bedingt durch die Lebensweise der irregulären Seeigel (teilweise oder ganz im Sediment lebend) sind die Stacheln der Irregulären fast alle zu kleinen Borsten umgestaltet. Sie dienen weniger dem Schutz als mehr der Fortbewegung und dem Materialtransport. Die Seeigel tragen ein regelrechtes Fell, so dicht sind die kleinen Stacheln auf der Corona angelegt. Wie alle Stachel sitzen sie auf einem Kugelgelenk und sind löffelförmig ausgebildet. Da die Löffel hauptsächlich zum Sandtransport benötigt werden, ist auch die Muskulatur darauf eingerichtet. Da die Stacheln keine Abwehrreaktionen zeigen müssen, ist die Sperrmuskulatur nur sehr gering ausgebildet. Die Bewegungsmuskeln sind auch sehr unterschiedlich groß. Die Muskeln auf der Unterseite der Stacheln sind relativ klein gegenüber den Muskeln auf der Oberseite der Stachen. Diese müssen die größere Leistung bringen, wenn sie mit dem Löffel den Sand bewegen müssen. Das heisst, dass die Löffelform immer nach außen zeigt.

Der Bauplan und das Baumaterial der Seeigelstacheln

Irreguläre Seeigel

Bedingt durch die Lebensweise der irregulären Seeigel (teilweise oder ganz eingegraben) sind die Stacheln der Irregulären fast alle zu kleinen Borsten umgestaltet. Sie dienen weniger dem Schutz als mehr der Fortbewegung und dem Materialtransport. Die Seeigel tragen ein regelrechtes Fell, so dicht sind die kleinen Stacheln auf der Corona angelegt. Wie alle Stacheln sitzen sie auf einem Kugelgelenk und sind löffelförmig ausgebildet. Da fossile Stacheln von irregulären Seeigeln kaum bekannt sind, muss man sie fast alle mit den rezenten Stacheln vergleichen. Die meisten sind klein, löffelförmig, in Wabenform und hohl.