HYDRO-SZKIELET: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Hydroskeleton lub hydrostatyczny szkielet składa się z wgłębienia wypełnionego płynem, który otacza struktur mięśniowych i zapewnia podparcie dla ciała zwierząt. Szkielet hydrostatyczny uczestniczy w ruchu, dając zwierzęciu szeroki zakres ruchów.

Występuje często u bezkręgowców, którym brakuje sztywnych struktur umożliwiających podparcie ciała, takich jak dżdżownice, niektóre polipy, ukwiały, rozgwiazdy i inne szkarłupnie. Na ich miejscu znajdują się szkielety hydrostatyczne.

Źródło: Rob Hille, z Wikimedia Commons Niektóre specyficzne struktury u zwierząt działają według tego mechanizmu, takie jak penis ssaków i żółwi oraz nogi pająków.

Z drugiej strony, istnieją struktury, które wykorzystują hydrostatyczny mechanizm szkieletowy, ale nie mają wypełnionej płynem wnęki, takie jak kończyny głowonogów, język ssaków i tułów słoni.

Jedną z najwybitniejszych funkcji szkieletu hydrostatycznego jest wsparcie i poruszanie się, ponieważ jest antagonistą mięśni i pomaga we wzmocnieniu siły skurczu mięśni.

Funkcjonalność szkieletu hydrostatycznego polega na utrzymywaniu stałej objętości i wytwarzanego przez niego ciśnienia - czyli płyn wypełniający ubytek jest nieściśliwy.

cechy

Zwierzęta wymagają wyspecjalizowanych struktur podparcia i ruchu. W tym celu istnieje wiele różnych szkieletów, które stanowią antagonistę mięśni, przenosząc siłę skurczu.

Jednak termin „szkielet” wykracza poza typowe struktury kostne kręgowców czy zewnętrzne szkielety stawonogów.

Substancja płynna może również spełnić wymagania podporowe przy użyciu wewnętrznego ciśnienia, tworząc hydroskielet, szeroko rozpowszechniony w linii bezkręgowców.

Hydroskeleton składa się z wnęki lub zamkniętych wnęk wypełnionych płynami, które wykorzystują mechanizm hydrauliczny, w którym skurcz mięśni przekłada się na ruch płynu z jednego obszaru do drugiego, działając na mechanizmie przekazywania impulsu - antagonisty mięśni.

Podstawową cechą biomechaniczną hydroskeletonów jest stałość tworzonej przez nie objętości. Musi mieć zdolność kompresyjną przy zastosowaniu ciśnień fizjologicznych. Zasada ta jest podstawą funkcjonowania systemu.

Mechanizm szkieletów hydrostatycznych

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

Może być również ułożony trójwymiarowo z szeregiem włókien mięśniowych, które tworzą masę mięśniową lub w sieci mięśni przechodzącej przez przestrzenie wypełnione płynem i tkanką łączną.

Jednak granice między tymi układami nie są dobrze określone i znajdujemy szkielety hydrostatyczne, które mają cechy pośrednie. Chociaż istnieje duże zróżnicowanie w hydroskeletonach bezkręgowców, wszystkie one funkcjonują na tych samych zasadach fizycznych.

Muskulatura

Trzy ogólne układy mięśni: okrągłe, poprzeczne lub promieniowe. Okrężna muskulatura to ciągła warstwa, która jest ułożona wokół obwodu ciała lub danego organu.

Mięśnie poprzeczne obejmują włókna, które są prostopadłe do najdłuższej osi struktur i mogą być zorientowane poziomo lub pionowo - w ciałach o ustalonej orientacji, konwencjonalnie włókna pionowe są grzbietowo-brzuszne, a włókna poziome są poprzeczne.

Z drugiej strony, mięśnie promieniowe obejmują włókna położone prostopadle do najdłuższej osi od osi środkowej w kierunku obrzeża konstrukcji.

Większość włókien mięśniowych w hydrostatycznych szkieletach jest ukośnie prążkowana i posiada zdolność „super rozciągania”.

Dozwolone rodzaje ruchów

Szkielety hydrostatyczne obsługują cztery rodzaje ruchu: wydłużanie, skracanie, zginanie i skręcanie. Gdy skurcz mięśnia zmniejsza się, obszar objętości stałej następuje, następuje wydłużenie struktury.

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

Wyobraź sobie cylinder o stałej objętości i długości początkowej. Jeśli zmniejszamy średnicę poprzez skurcz mięśni okrężnych, poprzecznych lub promieniowych, cylinder rozciąga się na boki z powodu wzrostu ciśnienia występującego wewnątrz konstrukcji.

Natomiast jeśli zwiększymy średnicę, struktura się skróci. Skrócenie związane jest ze skurczem mięśni przy układach podłużnych. Mechanizm ten jest niezbędny dla narządów hydrostatycznych, takich jak język większości kręgowców.

Na przykład w mackach głowonoga (który wykorzystuje rodzaj szkieletu hydrostatycznego) wymaga tylko 25% zmniejszenia średnicy, aby zwiększyć 80% długość.

Przykłady szkieletów hydrostatycznych

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

Przykłady obejmują strunę grzbietową charakterystyczną dla tryskaczy, głowonogów, larw i dorosłych ryb, po larwy owadów i skorupiaków. Następnie opiszemy dwa najbardziej znane przykłady: polipy i robaki

Polipy

Anemony to klasyczny przykład zwierząt, które mają hydrostatyczny szkielet. Ciało tego zwierzęcia jest utworzone przez wydrążoną kolumnę zamkniętą u podstawy i z ustnym krążkiem w górnej części otaczającym otwór pyska. Muskulatura jest zasadniczo taka, jak opisano w poprzedniej sekcji.

Woda wpływa przez jamę ustną, a gdy zwierzę ją zamyka, objętość wewnętrzna pozostaje stała. W ten sposób skurcz, który zmniejsza średnicę ciała, zwiększa wysokość ukwiału. W ten sam sposób, gdy ukwiał rozciąga mięśnie okrężne, rozszerza się, a jego wysokość maleje.

Zwierzęta w kształcie robaków (Vermiformes)

Ten sam system dotyczy dżdżownic. Ta seria ruchów perystaltycznych (wydłużanie i skracanie zdarzeń) umożliwia zwierzęciu poruszanie się.

Te pierścienie charakteryzują się tym, że korpus jest podzielony na segmenty, aby zapobiec przedostawaniu się płynu z jednego segmentu do drugiego, a każdy z nich działa niezależnie.

Bibliografia

1. Barnes, RD (1983). Zoologia bezkręgowców. Interamerican.
2. Brusca, RC i Brusca, GJ (2005). Bezkręgowce. McGraw-Hill.
3. French, K., Randall, D. i Burggren, W. (1998). Eckert. Fizjologia zwierząt: mechanizmy i adaptacje. McGraw-Hill.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC i Garrison, C. (2001). Zintegrowane zasady zoologii (tom 15). McGraw-Hill.
5. Irwin, MD, Stoner, JB i Cobaugh, AM (red.). (2013). Zookeeping: wprowadzenie do nauki i technologii. University of Chicago Press.
6. Kier, WM (2012). Różnorodność szkieletów hydrostatycznych. Journal of Experimental Biology, 215 (8), 1247-1257.
7. Marshall, AJ i Williams, WD (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). Tom 5 - Struktura i funkcja zwierząt. Cengage Learning.