ГІДРО-СКЕЛЕТ: ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Hydroskeleton або гідросколют складається з порожнини заповненої рідини , яка оточує м'язові структури і забезпечує підтримку для організму тварин. Гідростатичний скелет бере участь у локомоції, надаючи тварині широкий спектр рухів.

У безхребетних часто зустрічається відсутність жорстких структур, що дозволяють підтримувати тіло, наприклад, дощові черви, деякі поліпи, анемони, морські зірки та інші голкошкірі. На їх місці розташовані гідростатичні скелети.

Джерело: Роб Хілл, з Вікімедіа Commons Деякі конкретні структури у тварин працюють за цим механізмом, такі як пеніс ссавців і черепах, а також ноги павуків.

На відміну від цього, існують структури, які використовують гідростатичний скелетний механізм, але не мають порожнини, заповненої рідиною, такі як кінцівки головоногих, язик ссавців та тулуб слонів.

Серед найвидатніших функцій гідростатичних скелетів - підтримка і рухомість, оскільки він є антагоністом м’язів і допомагає посилити силу при скороченні м'язів.

Функціональність гідростатичного скелета залежить від підтримки постійного об’єму та тиску, який він створює - тобто рідина, що заповнює порожнину, не стискається.

характеристики

Тваринам потрібні спеціалізовані структури для підтримки та руху. Для цього існує широке розмаїття скелетів, які забезпечують антагоніст м’язів, передаючи силу скорочення.

Однак термін «скелет» виходить за межі типових кісткових структур хребетних або зовнішніх скелетів членистоногих.

Течна речовина може також відповідати вимогам підтримки, використовуючи внутрішній тиск, утворюючи гідроскелет, широко розподілений у лінії безхребетних.

Гідроскелет складається з порожнини або замкнутих порожнин, заповнених рідинами, які використовують гідравлічний механізм, де скорочення мускулатури переводиться в рух рідини з однієї області в іншу, працює над механізмом передачі імпульсу - антагоністом м’язів.

Основною біомеханічною характеристикою гідроскелетів є сталість обсягу, який вони утворюють. Це повинно мати здатність до стиснення при застосуванні фізіологічних тисків. Цей принцип є основою для функціонування системи.

Механізм гідростатичних скелетів

Опорна система розташована просторово таким чином: мускулатура оточує центральну порожнину, заповнену рідиною.

Він також може бути розташований у тривимірному вигляді з рядом м’язових волокон, що утворюють суцільну масу м’язів, або в м’язовій мережі, що проходить через простори, наповнені рідиною та сполучною тканиною.

Однак межі між цими композиціями недостатньо визначені, і ми знаходимо гідростатичні скелети, які мають проміжні характеристики. Хоча в гідроскелетах безхребетних існує велика мінливість, всі вони функціонують за тими ж фізичними принципами.

Мускулатура

Три загальні розташування м’язів: кругова, поперечна або променева. Кругова мускулатура - це суцільний шар, який розташований навколо окружності тіла або органу, про який йде мова.

Поперечні м’язи включають волокна, які перпендикулярні до найдовшої осі структур і можуть орієнтуватися горизонтально або вертикально - у тілах з фіксованою орієнтацією, умовно вертикальні волокна - дорзовентральні, а горизонтальні волокна - поперечні.

Радіальні м’язи, з іншого боку, включають волокна, розташовані перпендикулярно найдовшій осі від центральної осі до периферії структури.

Більша частина м’язових волокон у гідростатичних скелетах косо прокладена і володіє здатністю «супер розтягуватися».

Дозволені типи рухів

Гідростатичні скелети підтримують чотири типи руху: подовження, вкорочення, згинання та скручування. Коли скорочення м’яза зменшується, відбувається область об’єму постійної, подовження структури.

Подовження виникає, коли будь-який з м'язів, вертикальний або горизонтальний, стискається, просто підтримуючи тонус до орієнтації. Насправді вся робота системи залежить від тиску внутрішньої рідини.

Уявіть циліндр постійного об'єму з початковою довжиною. Якщо зменшити діаметр через скорочення кругових, поперечних або променевих м’язів, циліндр розтягується в сторони через збільшення тиску, що відбувається всередині конструкції.

На противагу цьому, якщо ми збільшуємо діаметр, структура скорочується. Укорочення пов’язане зі скороченням м’язів поздовжніми розташуваннями. Цей механізм важливий для гідростатичних органів, таких як язик більшості хребетних.

Наприклад, у щупальця головоноги (який використовує тип гідростатичного скелета) потрібно лише зменшення діаметра на 25%, щоб збільшити довжину на 80%.

Приклади гідростатичних скелетів

Гідростатичні скелети широко поширені в царстві тварин. Хоча поширені у безхребетних, деякі органи хребетних працюють за тим же принципом. Насправді гідростатичні скелети не обмежуються тваринами, певні трав’янисті системи використовують цей механізм.

Приклади варіюються від нотохорди, характерної для морських шприців, головоногих, личинок та дорослих риб, до личинок комах та ракоподібних. Далі ми опишемо два найвідоміші приклади: поліпи та глисти

Поліпи

Анемони - класичний приклад тварин, які мають гідростатичний скелет. Тіло цієї тварини утворено порожнистим стовпчиком, закритим біля основи, і ротовим диском у верхній частині, що оточує отвір рота. Мускулатура - це в основному описана в попередньому розділі.

Вода потрапляє через порожнину рота, і коли тварина її закриває, внутрішній обсяг залишається постійним. Таким чином, скорочення, яке зменшує діаметр тіла, збільшує висоту анемони. Таким же чином, коли анемон розширює кругові м’язи, він розширюється, а його висота зменшується.

Черв'якоподібні тварини (вермиформи)

Ця ж система стосується дощових черв'яків. Ця серія перистальтичних рухів (подовження та скорочення подій) дозволяє тварині рухатися.

Ці анеліди характеризуються тим, що целоном розділений на сегменти, щоб запобігти потраплянню рідини з одного сегмента в інший, і кожен працює незалежно.

Список літератури

1. Барнс, RD (1983). Зоологія безхребетних. Міжамериканці.
2. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2005). Безхребетні. McGraw-Hill.
3. Французька, К., Рандалл, Д., і Бурггрен, В. (1998). Еккерт. Фізіологія тварин: механізми та адаптації. McGraw-Hill.
4. Хікман, К.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, WC, & Гарнізон, C. (2001). Інтегральні принципи зоології (т. 15). McGraw-Hill.
5. Ірвін, доктор медицини, Stoner, JB, & Cobaugh, AM (ред.). (2013). Зоокепінг: вступ до науки та техніки. Університет Чикаго Прес.
6. Kier, WM (2012). Різноманітність гідростатичних скелетів. Журнал експериментальної біології, 215 (8), 1247-1257.
7. Marshall, AJ та Williams, WD (1985). Зоологія. Безхребетні (т. 1). Я перевернувся.
8. Rosslenbroich, B. (2014). Про походження автономії: новий погляд на основні переходи в еволюції (т. 5). Springer Science & Business Media.
9. Starr, C., Taggart, R., & Evers, C. (2012). Том 5 - Структура та функції тварин. Cengage Learning.