Integral effect of a non-centralized biosystem parts interaction with the example of major hydroplasma flow formation in the shoots of colonial hydroid Dynamena pumila (L., 1758)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The emergence of the main hydroplasmic flows (HFs) in the shoot of colonial hydroids (Hydrozoa), flowing from it into the stolon and capable of transporting food particles along stolons to the opposite end of the non-centralized organism, is described. We developed a simple method for minute-by-minute visual registration of the direction of particles movement in hydroplasm in each shoot shaft module for 1.5 hours. The HFs entering the shoot are shown to be rhythmic (15.1 ± 5.0 min), but if the outgoing HFs are usually filled with food particles, the returning HFs, as a rule, contain few particles. There is more chaos in the pulsations of hydrants on the shoot than in the stem of the shoot, i.e. the period of receipt of HF from hydrants to the stem of the shoot varies significantly. Previously, it has been assumed that outgoing HFs are formed only under the influence of incoming ones, as a response to coenosarc stretching when hydroplasma enters the shoot (under the pressure of other pulsators in the colonial organism). However, it turned out that from the appearance of the incoming to the beginning of the outgoing HF, 5 minutes elapsed as an average. During this time, hydroplasma fills not only the stem of the shoot, but also the hydrants, which contract in response, although not simultaneously. The hydrants squeeze out the hydroplasma during compression into the stem of the shoot, after which the coenosarc of the shoot begins to shrink. It turned out that when taking into account the pulsations of hydrants for 3 minutes, a clear periodicity is registered, coinciding with the periodicity of HF emanating from the shoot, resulting from compression of the coenosarc of the stem. At the same time, hydroplasma cannot enter the hydrants until the end of the long phase of their compression. Otherwise, the movements of the hydroplasma would be limited only by the escape space. Thus, in a non-centralized system such as colonial hydroids organism, the coordination of pulsations of hydrants and coenosarc occurs with significant backlash. In the coenosarc, as a whole, the pulsations are rhythmic with minor fluctuations, while the hydrants are sources of many little rhythmic pulsations (with large variations in the period).Therefore, the contribution of hydrants to the formation of the main HF does not appear at once, but for several minutes in the interval between the incoming and outgoing flows.

About the authors

N. N. Marfenin

Lomonosov State University, Faculty of Biology, Department of Invertebrate Zoology

Author for correspondence.
Email: marf47@mail.ru
Russia, 119234, Moscow, Leninskiye Gory, 1

V. S. Dementiev

Lomonosov State University, Faculty of Biology, Department of Invertebrate Zoology

Email: marf47@mail.ru
Russia, 119234, Moscow, Leninskiye Gory, 1

References

  1. Бурыкин Ю.Б., 2010. Основы функционирования распределительной системы колониальных гидроидов // Онтогенез. Т. 41. № 4. С. 300–311.
  2. Бурыкин Ю.Б., 2013. Эстафетный способ перемещения гидроплазмы в колониях гидроидных полипов // Онтогенез. Т. 44. № 2. С. 115–125.
  3. Бурыкин Ю.Б., 2015. Функционирование распределительной системы у колониального гидроида Dynamena pumila (L., 1758) // Вестн. МГУ. Сер. 16. Биол. № 3. С. 44–48.
  4. Дементьев В.С., Марфенин Н.Н., 2018. Влияние опреснения на рост, пульсации ценосарка и перемещение гидроплазмы у колониального гидроида Dynamena pumila (L., 1758) // Журн. общ. биологии. Т. 79. № 5. С. 376–392. https://doi.org/10.1134/S0044459618050044
  5. Дементьев В.С., Марфенин Н.Н., 2019. Воздействие температуры на рост, пульсации ценосарка и перемещение гидроплазмы у колониального гидроида Dynamena pumila (L., 1758) // Журн. общ. биологии. Т. 80. № 1. С. 22–42. https://doi.org/10.1134/S0044459619010032
  6. Дементьев В.С., Марфенин Н.Н., 2021. Эффективность распределительной системы гидроида Dynamena pumila (L., 1758) при различных абиотических воздействиях // Журн. общ. биологии. Т. 82. № 5. С. 323–336. https://doi.org/10.31857/S0044459621050031
  7. Дементьев В.С., Марфенин Н.Н., 2022. Экспресс-перемещение частиц в столоне колониального гидроида Dynamena pumila (L., 1758) // Журн. общ. биологии. Т. 82. № 3. С. 170–182. https://doi.org/10.31857/S0044459622030046
  8. Карлсен А.Г., Марфенин Н.Н., 1984. Перемещение гидроплазмы в колонии у гидроидов на примере Dynamena pumila (L.) и некоторых других видов гидроидов // Журн. общ. биологии. Т. 45. № 5. С. 670–680.
  9. Косевич И.А., 1991. Сравнение функционирования верхушек роста побегов и столонов в колонии Obelia loveni (Allm.) (Hydrozoa, Campanulariidae) // Вестн. МГУ. Сер. 16. Биол. № 2. С. 44–52.
  10. Марфенин Н.Н., 1983. Морфология колонии и распределительная система у двух видов герматипных кораллов рода Acropora // Зоол. журн. Т. 62. № 1. С. 5–13.
  11. Марфенин Н.Н., 1985а. Морфофункциональный анализ организации моноподиальных колоний гидроидов с терминально расположенными зооидами на примере Tubularia larynx Ell. et Sol. // Изв. АН СССР. Сер. Биол. № 2. С. 238–247.
  12. Марфенин Н.Н., 1985б. Функционирование распределительной системы пульсаторно-перистальтического типа у колониальных гидроидов // Журн. общ. биологии. Т. 46. № 2. С. 153–164.
  13. Марфенин Н.Н., 1993. Феномен колониальности. М.: Изд-во МГУ. 237 с.
  14. Марфенин Н.Н., 2016. Децентрализованный организм на примере колониальных гидроидов // Биосфера. Т. 8. № 3. С. 315–337.
  15. Марфенин Н.Н., Дементьев В.С., 2017. Парадокс протяженных течений гидроплазмы в колониальном гидроиде Dynamena pumila (Linnaeus, 1758) // Журн. общ. биологии. Т. 78. № 4. С. 3–20.
  16. Марфенин Н.Н., Дементьев В.С., 2018а. Продольные пульсации столона у колониального гидроида Dynamena pumila (Linnaeus, 1758) // Журн. общ. биологии. Т. 79. № 2. С. 85–96.
  17. Марфенин Н.Н., Дементьев В.С., 2018б. Рост, пульсации ценосарка и перемещение гидроплазмы у колониального гидроида Dynamena pumila (L., 1758) в проточной и непроточной кюветах // Журн. общ. биологии. Т. 79. № 2. С. 97–107.
  18. Марфенин Н.Н., Дементьев В.С., 2019. К вопросу о протяженности гидроплазматических течений у колониального гидроида Dynamena pumila (L., 1758) // Журн. общ. биологии. Т. 80. № 5. С. 348–363. https://doi.org/10.1134/S0044459619050051
  19. Марфенин Н.Н., Дементьев В.С., 2020. Побеги как генераторы гидроплазматических течений в колониальном гидроиде Dynamena pumila (L., 1758) // Журн. общ. биологии. Т. 81. № 6. С. 421–443. https://doi.org/10.31857/S0044459620060032
  20. Марфенин Н.Н., Дементьев В.С., 2022. Влияние потребления пищи на функционирование пульсаторно-реверсивной распределительной системы у гидроидов – идиографический подход // Журн. общ. биологии. Т. 83. № 2. С. 83–105. https://doi.org/10.31857/S0044459622020038
  21. Наумов Д.В., 1960. Гидроиды и гидромедузы морских, солоноватоводных и пресноводных бассейнов СССР. М.; Л.: Изд-во АН СССР. 626 с.
  22. Allman G.J., 1871. A Monograph of the Gymnoblastic of Tubularian Hydroids. L.: Ray Society. 450 p.
  23. Dementyev V.S., Marfenin N.N., 2021. Effect of air exposure on the growth and distribution system in the colonial hydroid Dynamena pumila (L., 1758) // Invert. Zool. V. 18. № 2. P. 69–79. https://doi.org/10.15298/invertzool.18.2.01
  24. Dudgeon S.R., Buss L.W., 1996. Growing with the flow: On the maintenance and malleability of colony form in the hydroid Hydractinia // Am. Nat. V. 147. № 5. P. 667–691.
  25. Dudgeon S.R., Wagner A., Vaisnys J.R., Buss J.W., 1999. Dynamics of gastrovascular circulation in the hydrozoan Podocoryne carnea: The one-polyp case // Biol. Bull. V. 196. P. 1–17.
  26. Fulton C., 1963. Rhytmic movements in Cordylophora // J. Cell. Comp. Physiol. V. 61. № 1. P. 39–51.
  27. Hale L.J., 1960. Contractility and hydroplasmic movements in the hydroid Clytia johnstoni // Quart. J. Microscop. Sci. V. 101. P. 339–350.
  28. Harmata K.L., Parrin A.P., Morrison P., Bross L.S., Blackstone N.W., 2013. Quantitative measures of gastrovascular flow in octocorals and hydroids: Towards a comparative biology of transport systems in cnidarians // Invert. Biol. V. 132. P. 291–304.
  29. Kühn A., 1914. Entwicklungsgeschichte und Verwandtschaftsbeziehungen der Hydrozoen. I. Teil: Die Hydroiden // Ergebn. Fortschr. Zool. Bd. 4. S. 1–284.
  30. Lister J.J., 1834. Some observations on the structure and function of tubular and cellular polypi, and of ascidiae // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. V. 124. P. 365–388.
  31. Marfenin N.N., 2015. Non-radial symmetry of the transport system of Acropora corals // Invert. Zool. V. 12. № 1. P. 53–59.
  32. Marfenin N.N., Dementyev V.S., 2017. Functional morphology of hydrozoan stolons: stolonal growth, contractility, and hydroplasmic movement in Gonothyrae aloveni (Allman, 1859) // Mar. Biol. Res. V. 13. № 5. P. 521–537. https://doi.org/10.1080/17451000.2016.1276292
  33. Parrin A.P., Netherton S.E., Bross L.S., McFadden C.S., Blackstone N.W., 2010. Circulation of fluids in the gastrovascular system of a stoloniferanoctocoral // Biol. Bull. V. 219. P. 112–121.
  34. Rees J., Davis L.V., Lenhoff H.M., 1970. Paths and rates of food distribution in the colonial hydroid Pennaria // Comp. Biochem. Physiol. V. 34. P. 309–316.
  35. Wagner A., Dudgeon S., Vaisnys J.R., Buss L.W., 1998. Nonlinear oscillations in polyps of the colonial hydroid Podocorynecarnea // Naturwissenschaften. V. 85. P. 117–120.
  36. Wyttenbach C.R., 1968. The dynamics of stolon elongation in the hydroid, Campanula riaflexuosa // J. Exp. Zool. V. 167. № 3. P. 333–352.
  37. Wyttenbach C.R., 1973. The role of hydroplasmic pressure in stolonic growth movement in the hydroid, Bougainvillia // J. Exp. Zool. V. 186. P. 79–90.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (147KB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (838KB)
5.

Download (47KB)
6.

Download (95KB)
7.

Download (62KB)
8.

Download (112KB)
9.

Download (136KB)
10.

Download (99KB)
11.

Download (123KB)
12.

Download (140KB)
13.

Download (418KB)

Copyright (c) 2023 Н.Н. Марфенин, В.С. Дементьев

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies