ГИДРОСКЕЛЕТ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Hydroskeleton или гидросколют состоит из полости заполненной жидкости , которая окружает мышечные структуры и обеспечивает поддержку для организма животных. Гидростатический скелет участвует в передвижении, давая животному широкий диапазон движений.

Это обычное явление у беспозвоночных, у которых отсутствуют жесткие структуры, обеспечивающие поддержку тела, например у дождевых червей, некоторых полипов, анемонов, морских звезд и других иглокожих. На их месте гидростатические скелеты.

Источник: Роб Хилле, из Wikimedia Commons. Некоторые специфические структуры животных работают по этому механизму, например, пенис млекопитающих и черепах, а также лапы пауков.

Напротив, есть структуры, которые используют гидростатический скелетный механизм, но не имеют полости, заполненной жидкостью, например, конечности головоногих моллюсков, язык млекопитающих и хобот слонов.

Среди наиболее выдающихся функций гидростатического скелета - поддержка и движение, поскольку он является антагонистом мышц и способствует увеличению силы сокращения мышц.

Функциональность гидростатического каркаса зависит от поддержания постоянного объема и создаваемого им давления, то есть жидкость, заполняющая полость, несжимаема.

характеристики

Животным требуются специальные конструкции для поддержки и передвижения. Для этого существует большое разнообразие скелетов, которые являются антагонистом для мышц, передавая силу сокращения.

Однако термин «скелет» выходит за рамки типичных костных структур позвоночных или внешних скелетов членистоногих.

Жидкое вещество также может удовлетворять требованиям к опоре за счет внутреннего давления, формируя гидроскелет, широко распространенный среди беспозвоночных.

Гидроскелет состоит из полости или закрытых полостей, заполненных жидкостями, которые используют гидравлический механизм, где сокращение мускулатуры переводится в движение жидкости из одной области в другую, работая на механизме передачи импульса - мышечном антагонисте.

Основная биомеханическая характеристика гидроскелетов - постоянство объема, который они образуют. Он должен обладать способностью к сжатию при приложении физиологического давления. Этот принцип лежит в основе функционирования системы.

Механизм гидростатических каркасов

Система поддержки пространственно устроена следующим образом: мускулатура окружает центральную полость, заполненную жидкостью.

Он также может быть организован в трехмерном виде с рядом мышечных волокон, которые образуют сплошную мышечную массу, или в мышечной сети, которая проходит через пространства, заполненные жидкостью и соединительной тканью.

Однако границы между этими схемами четко не определены, и мы находим гидростатические каркасы с промежуточными характеристиками. Хотя гидроскелеты беспозвоночных очень разнообразны, все они функционируют согласно одним и тем же физическим принципам.

мускулатура

Три основных типа мышц: круговая, поперечная или радиальная. Круговая мускулатура - это непрерывный слой, который расположен по окружности тела или рассматриваемого органа.

К поперечным мышцам относятся волокна, которые перпендикулярны самой длинной оси структур и могут быть ориентированы горизонтально или вертикально - в телах с фиксированной ориентацией обычно вертикальные волокна являются дорсовентральными, а горизонтальные волокна - поперечными.

С другой стороны, радиальные мышцы включают волокна, расположенные перпендикулярно самой длинной оси от центральной оси к периферии структуры.

Большинство мышечных волокон в гидростатических скелетах имеют косую бороздку и обладают способностью «супер растягиваться».

Типы разрешенных движений

Гидростатические скелеты поддерживают четыре типа движения: удлинение, укорачивание, изгиб и скручивание. При уменьшении сокращения в мышце площади постоянного объема происходит удлинение структуры.

Удлинение происходит, когда любая из мышц, вертикальная или горизонтальная, сокращается, просто сохраняя тон в направлении ориентации. Фактически, вся работа системы зависит от давления внутренней жидкости.

Представьте себе цилиндр постоянного объема с начальной длиной. Если мы уменьшаем диаметр за счет сокращения круговых, поперечных или радиальных мышц, цилиндр растягивается в стороны из-за увеличения давления, возникающего внутри конструкции.

Напротив, если мы увеличиваем диаметр, структура укорачивается. Укорочение связано с сокращением мышц с продольным расположением. Этот механизм важен для гидростатических органов, таких как язык большинства позвоночных.

Например, в щупальцах головоногих моллюсков (которые используют тип гидростатического скелета) требуется только уменьшение диаметра на 25%, чтобы увеличить длину на 80%.

Примеры гидростатических каркасов

Гидростатические скелеты широко распространены в животном мире. Некоторые органы позвоночных, хотя и распространены у беспозвоночных, работают по тому же принципу. Фактически, гидростатические скелеты не ограничиваются животными, некоторые травяные системы используют этот механизм.

Примеры варьируются от хорды, характерной для морских белок, головохордов, личинок и взрослых рыб, до личинок насекомых и ракообразных. Далее мы опишем два наиболее известных примера: полипы и черви.

Полипы

Анемоны - классический пример животных с гидростатическим скелетом. Тело этого животного образовано полой колонной, закрытой у основания, и ротовым диском в верхней части, окружающей отверстие рта. Мускулатура в основном та, что описана в предыдущем разделе.

Вода поступает через полость рта, и когда животное закрывает ее, внутренний объем остается постоянным. Таким образом, сокращение, уменьшающее диаметр тела, увеличивает высоту анемона. Таким же образом, когда анемон расширяет круговые мышцы, он расширяется, а его высота уменьшается.

Червеобразные животные (vermiformes)

Та же система применима и к дождевым червям. Эта серия перистальтических движений (удлинение и сокращение) позволяет животному двигаться.

Эти кольчатые червяки характеризуются тем, что целом разделен на сегменты для предотвращения попадания жидкости из одного сегмента в другой, и каждый из них работает независимо.

Ссылки

1. Барнс, RD (1983). Зоология беспозвоночных. Interamerican.
2. Бруска, Р.С., и Бруска, Г.Дж. (2005). Беспозвоночные. McGraw-Hill.
3. Френч К., Рэндалл Д. и Бурггрен В. (1998). Эккерт. Физиология животных: механизмы и адаптации. McGraw-Hill.
4. Хикман, С.П., Робертс, Л.С., Ларсон, А., Обер, В.К., и Гаррисон, К. (2001). Интегрированные принципы зоологии (Том 15). McGraw-Hill.
5. Ирвин, доктор медицины, Стоунер, Дж. Б. и Кобау, А. М. (ред.). (2013). Зоопарк: введение в науку и технологии. Издательство Чикагского университета.
6. Кир, WM (2012). Разнообразие гидростатических скелетов. Журнал экспериментальной биологии, 215 (8), 1247-1257.
7. Маршалл, AJ, и Уильямс, WD (1985). Зоология. Беспозвоночные (Том 1). Я поменял направление.
8. Россленбройх, Б. (2014). О происхождении автономии: новый взгляд на основные переходы в эволюции (Том 5). Springer Science & Business Media.
9. Старр К., Таггарт Р. и Эверс К. (2012). Том 5 - Строение и функции животных. Cengage Learning.