Charakterystyka i przykłady hydroskeletonów



A hydroskeleton lub szkielet hydrostatyczny składa się z wnęki pełnej płynu, która otacza struktury mięśniowe i zapewnia wsparcie dla ciała zwierząt. Szkielet hydrostatyczny uczestniczy w poruszaniu się, dając zwierzęciu szeroki zakres ruchów.

Jest to powszechne u bezkręgowców, które nie mają sztywnych struktur, które umożliwiają podtrzymywanie ciała, takich jak dżdżownice, niektóre polipy, zawilce i rozgwiazdy oraz inne szkarłupnie. Zamiast tego istnieją szkielety hydrostatyczne.

Niektóre betonowe konstrukcje zwierząt działają poprzez ten mechanizm, taki jak penis ssaków i żółwi oraz nogi pająków.

W przeciwieństwie do tego, istnieją struktury, które wykorzystują mechanizm szkieletu hydrostatycznego, ale brakuje w nim wypełnionej płynem jamy, takiej jak elementy głowonogów, język ssaków i pień słoni.

Wsparcie i poruszanie się należą do najważniejszych funkcji szkieletów hydrostatycznych, ponieważ są antagonistami mięśni i pomagają w zwiększeniu siły skurczu mięśni.

Funkcjonalność szkieletu hydrostatycznego zależy od utrzymania stałej objętości i generowanego ciśnienia - czyli płyn wypełniający jamę jest nieściśliwy.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
  • 2 Mechanizm szkieletów hydrostatycznych
    • 2.1 Mięśnie
    • 2.2 Rodzaje ruchów dozwolone
  • 3 Przykłady szkieletów hydrostatycznych
    • 3.1 Polipy
    • 3.2 Zwierzęta w kształcie robaka (robakowate)
  • 4 odniesienia

Funkcje

Zwierzęta wymagają wyspecjalizowanych struktur dla wsparcia i ruchu. W tym celu istnieje duża różnorodność szkieletów, które zapewniają antagonistę mięśni, przekazując siłę skurczu.

Jednak termin „szkielet” wykracza poza typowe struktury kostne kręgowców lub zewnętrznych szkieletów stawonogów.

Płynna substancja może również spełniać wymagania podparcia przy użyciu ciśnienia wewnętrznego, tworząc hydroskeleton, szeroko rozpowszechniony w linii bezkręgowców.

Hydroqueleto składa się z wnęki lub zamkniętych wnęk pełnych płynów, które wykorzystują mechanizm hydrauliczny, w którym kurczenie się mięśni przekłada się na ruch płynu regionu do drugiego, działając w mechanizmie transmisji impulsu - antagonistę mięśni.

Podstawową cechą biomechaniczną hidroesqueletos jest stałość objętości, która je tworzy. Musi mieć zdolność kompresji przy stosowaniu nacisków fizjologicznych. Zasada ta jest podstawą funkcjonowania systemu.

Mechanizm szkieletów hydrostatycznych

Układ nośny jest rozmieszczony przestrzennie w następujący sposób: mięśnie otaczają centralną jamę wypełnioną płynem.

Może być również ułożone w trójwymiarowy sposób z serią włókien mięśniowych, które tworzą stałą masę mięśniową lub w sieci mięśniowej, która przechodzi przez przestrzenie wypełnione płynem i tkanką łączną..

Jednak granice między tymi układami nie są dobrze zdefiniowane i znajdujemy szkielety hydrostatyczne, które przedstawiają cechy pośrednie. Chociaż istnieje ogromna zmienność hydroskeletonów bezkręgowców, wszystkie działają zgodnie z tymi samymi zasadami fizycznymi.

Muskulatura

Trzy ogólne układy mięśni: koliste, poprzeczne lub promieniowe. Okrągła muskulatura jest ciągłą warstwą, która jest rozmieszczona wokół obwodu danego ciała lub organu.

Mięśnie poprzeczne obejmują włókna, które są usytuowane prostopadle do długiej osi struktur i mogą być zorientowane poziomo lub pionowo - w ciałach o ustalonej orientacji, zwykle pionowe włókna są dorsowentralne, a poziome są poprzeczne.

Z drugiej strony, mięśnie promieniowe obejmują włókna usytuowane prostopadle do długiej osi od osi centralnej w kierunku obrzeża struktury.

Większość włókien mięśniowych w szkieletach hydrostatycznych jest prążkowana ukośnie i ma zdolność „super wydłużenia”.

Dozwolone rodzaje ruchów

Szkielety hydrostatyczne umożliwiają cztery rodzaje ruchów: wydłużenie, skrócenie, podwojenie i skręcenie. Gdy zmniejsza się skurcz mięśnia, obszar stałej objętości, następuje wydłużenie struktury.

Wydłużenie występuje, gdy jeden z mięśni, pionowy lub poziomy, kurczy się tylko utrzymując ton w kierunku orientacji. W rzeczywistości cała praca systemu zależy od ciśnienia płynu wewnętrznego.

Wyobraź sobie cylinder o stałej objętości o początkowej długości. Jeśli zmniejszymy średnicę przez skurcz mięśni kolistych, poprzecznych lub promieniowych, cylinder zostanie rozciągnięty na boki przez wzrost ciśnienia, który występuje wewnątrz struktury.

Natomiast jeśli zwiększymy średnicę, struktura zostanie skrócona. Skrócenie jest związane ze skurczem mięśni z ustaleniami podłużnymi. Mechanizm ten jest niezbędny dla organów hydrostatycznych, takich jak język większości kręgowców.

Na przykład, w mackach głowonogów (które wykorzystują szkielet hydrostatyczny), wymaga tylko 25% zmniejszenia średnicy, aby zwiększyć długość o 80%.

Przykłady szkieletów hydrostatycznych

Szkielety hydrostatyczne są szeroko rozpowszechnione w królestwie zwierząt. Chociaż są one powszechne u bezkręgowców, niektóre organy kręgowców działają na tej samej zasadzie. W rzeczywistości szkielety hydrostatyczne nie są ograniczone do zwierząt, niektóre systemy zielne stosują ten mechanizm.

Przykłady wahają się od struny grzbietowej charakterystycznej dla ascidians, cefalobony, larw i dorosłych ryb, do larw owadów i skorupiaków. Następnie opiszemy dwa najbardziej znane przykłady: polipy i robaki

Polipy

Zawilce są klasycznym przykładem zwierząt, które mają szkielet hydrostatyczny. Ciało tego zwierzęcia jest utworzone przez wydrążoną kolumnę zamkniętą u podstawy i dysk ustny w górnej części otaczającej otwór ust. Muskulatura jest w zasadzie tą opisaną w poprzedniej części.

Woda wchodzi przez jamę ustną, a kiedy zwierzę zamyka, objętość wewnętrzna pozostaje stała. Zatem skurcz, który zmniejsza średnicę ciała, zwiększa wysokość zawilca. Podobnie, gdy anemon rozszerza okrągłe mięśnie, rozszerza się i zmniejsza się jego wysokość.

Zwierzęta w kształcie robaka (robakowate)

Ten sam system dotyczy dżdżownic. Ta seria ruchów perystaltycznych (wydłużanie i skracanie) pozwala zwierzęciu się poruszać.

Pierścienie te charakteryzują się tym, że koelom dzieli się na segmenty, aby zapobiec wchodzeniu płynu z jednego segmentu do drugiego, a każdy z nich działa niezależnie.

Referencje

  1. Barnes, R. D. (1983). Zoologia bezkręgowców. Interamerican.
  2. Brusca, R. C. i Brusca, G. J. (2005). Bezkręgowce. McGraw-Hill.
  3. Francuski, K., Randall, D., i Burggren, W. (1998). Eckert. Fizjologia zwierząt: mechanizmy i adaptacje. McGraw-Hill.
  4. Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii (Tom 15). McGraw-Hill.
  5. Irwin, M.D., Stoner, J.B. i Cobaugh, A.M. (Red.). (2013). Zookeeping: wprowadzenie do nauki i technologii. University of Chicago Press.
  6. Kier, W. M. (2012). Różnorodność szkieletów hydrostatycznych. Journal of Experimental Biology, 215(8), 1247-1257.
  7. Marshall, A. J. i Williams, W. D. (1985). Zoologia Bezkręgowce (Tom 1). Odwróciłem się.
  8. Rosslenbroich, B. (2014). O pochodzeniu autonomii: nowe spojrzenie na główne przemiany w ewolucji (Tom 5). Springer Science & Business Media.
  9. Starr, C., Taggart, R. i Evers, C. (2012). Volume 5-Animal Structure & Function. Nauka Cengage.