HYDROSKELET: CHARAKTERISTIKA A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2025

Hydroskeleton alebo hydrostatické kostra sa skladá z tekutiny naplnené dutiny, ktorá obklopuje svalové štruktúry a poskytuje podporu do tela zvierat. Hydrostatický kostra sa podieľa na pohybovej aktivite a zvieraťu poskytuje širokú škálu pohybov.

U bezstavovcov je bežné, že nemajú pevné štruktúry, ktoré umožňujú podporu tela, ako sú napríklad dážďovky, niektoré polypy, sasanky, hviezdice a iné ostnokožce. Na ich mieste sa nachádzajú hydrostatické kostry.

Zdroj: Rob Hille, z Wikimedia Commons Niektoré špecifické štruktúry na zvieratách fungujú týmto mechanizmom, napríklad penis cicavcov a korytnačiek a nohy pavúkov.

Naproti tomu existujú štruktúry, ktoré používajú hydrostatický kostrový mechanizmus, ale postrádajú dutinu naplnenú tekutinou, ako sú končatiny hlavonožcov, jazyk cicavcov a kmeň slonov.

Medzi najvýznamnejšie funkcie hydrostatických kostier patrí podpora a pohyb, pretože je to antagonista svalov a pomáha pri zosilňovaní sily pri svalovej kontrakcii.

Funkčnosť hydrostatického skeletu závisí od udržiavania konštantného objemu a tlaku, ktorý vytvára - to znamená, že tekutina, ktorá vypĺňa dutinu, je nestlačiteľná.

vlastnosti

Zvieratá potrebujú na podporu a pohyb špecializované štruktúry. Na tento účel existuje široká škála skeletov, ktoré poskytujú antagonistom pre svaly a prenášajú kontrakciu.

Pojem „kostra“ však presahuje typické kostné štruktúry stavovcov alebo vonkajšie kostry článkonožcov.

Kvapalná látka môže tiež spĺňať požiadavky na podporu použitím vnútorného tlaku, ktorý tvorí hydroskelet, ktorý je široko distribuovaný v línii bezstavovcov.

Hydroskelet pozostáva z dutiny alebo z uzavretých dutín naplnených tekutinami, ktoré používajú hydraulický mechanizmus, pričom kontrakcia muskulatúry sa premieta do pohybu tekutiny z jednej oblasti do druhej a pracuje na mechanizme prenosu antagonistu impulzových svalov.

Základnou biomechanickou charakteristikou hydroskeletónov je stálosť objemu, ktorý tvoria. Pri pôsobení fyziologických tlakov musí mať kompresnú kapacitu. Tento princíp je základom pre fungovanie systému.

Mechanizmus hydrostatických kostier

Nosný systém je priestorovo usporiadaný nasledovne: muskulatúra obklopuje centrálnu dutinu naplnenú tekutinou.

Môže byť tiež usporiadaná trojrozmerným spôsobom so sériou svalových vlákien, ktoré tvoria pevnú svalovú hmotu, alebo vo svalovej sieti, ktorá prechádza priestormi vyplnenými tekutinou a spojivovým tkanivom.

Hranice medzi týmito usporiadaniami však nie sú dobre definované a nájdeme hydrostatické kostry, ktoré majú stredné vlastnosti. Aj keď existuje veľká variabilita v hydroskeletónoch bezstavovcov, všetky fungujú podľa rovnakých fyzikálnych princípov.

muskulatúra

Tri všeobecné usporiadanie svalov: kruhové, priečne alebo radiálne. Kruhové svalstvo je súvislá vrstva, ktorá je usporiadaná okolo obvodu tela alebo príslušného orgánu.

Medzi priečne svaly patria vlákna, ktoré sú umiestnené kolmo na najdlhšiu os štruktúr a môžu byť orientované horizontálne alebo vertikálne - v telách s pevnou orientáciou sú obvykle vertikálne vlákna dorzoventrálne a horizontálne vlákna priečne.

Na druhej strane, radiálne svaly zahŕňajú vlákna umiestnené kolmo na najdlhšiu os od centrálnej osi smerom k obvodu štruktúry.

Väčšina svalových vlákien v hydrostatických kostrach je šikmo prúžkovaná a majú schopnosť „superťahovania“.

Povolené typy pohybov

Hydrostatické kostry podporujú štyri typy pohybu: predĺženie, skrátenie, ohyb a krútenie. Keď sa kontrakcia svalov zníži, nastane plocha objemovej konštanty a dôjde k predĺženiu štruktúry.

Predĺženie nastane, keď sa ktorýkoľvek zo svalov, zvislý alebo vodorovný, stiahne, pričom udržiava tón v smere orientácie. V skutočnosti celá prevádzka systému závisí od tlaku vnútornej tekutiny.

Predstavte si valec s konštantným objemom s pôvodnou dĺžkou. Ak znížime priemer kontrakciou kruhových, priečnych alebo radiálnych svalov, valec sa roztiahne do strán v dôsledku zvýšenia tlaku, ku ktorému dochádza vo vnútri štruktúry.

Naopak, ak zväčšíme priemer, štruktúra sa skráti. Skrátenie súvisí s kontrakciou svalov s pozdĺžnym usporiadaním. Tento mechanizmus je nevyhnutný pre hydrostatické orgány, ako je jazyk väčšiny stavovcov.

Napríklad v chápadlách hlavonožcov (ktoré používajú typ hydrostatickej kostry) vyžaduje na zvýšenie dĺžky o 80% iba 25% zníženie priemeru.

Príklady hydrostatických koster

Hydrostatické kostry sú široko distribuované v živočíšnej ríši. Hoci sú bežné u bezstavovcov, niektoré orgány stavovcov pracujú na rovnakom princípe. Hydrostatické kostry sa v skutočnosti neobmedzujú iba na zvieratá, tento mechanizmus používajú určité bylinné systémy.

Príklady sa pohybujú od notochordu charakteristického pre morské striekačky, hlavonožce, larvy a dospelých rýb až po larvy hmyzu a kôrovcov. Ďalej opíšeme dva najznámejšie príklady: polypy a červy

polypy

Sasanky sú klasickým príkladom zvierat, ktoré majú hydrostatickú kostru. Telo tohto zvieraťa je tvorené dutou kolónou uzavretou v spodnej časti a ústnym diskom v hornej časti obklopujúcej otvor v ústach. Muskulatúra je v podstate taká, ktorá je opísaná v predchádzajúcej časti.

Voda vstupuje cez dutinu v ústach a keď ju zviera uzavrie, vnútorný objem zostáva konštantný. Preto kontrakcia, ktorá zmenšuje priemer tela, zvyšuje výšku sasanky. Rovnakým spôsobom, keď sasanka rozširuje kruhové svaly, rozširuje sa a jeho výška sa zmenšuje.

Červovité zvieratá (vermiformes)

Rovnaký systém sa uplatňuje na dážďovky. Táto séria peristaltických pohybov (predĺženie a skrátenie) umožňuje zvieraťu pohybovať sa.

Tieto annelidy sa vyznačujú tým, že sa coelom delí na segmenty, aby sa zabránilo vstupu tekutiny z jedného segmentu do druhého, a každý z nich pracuje nezávisle.

Referencie

1. Barnes, RD (1983). Zoológia bezstavovcov. Interamerican.
2. Brusca, RC, a Brusca, GJ (2005). Bezstavovce. McGraw-Hill.
3. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fyziológia zvierat: mechanizmy a úpravy. McGraw-Hill.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, a Garrison, C. (2001). Integrované princípy zoológie (zväzok 15). McGraw-Hill.
5. Irwin, MD, Stoner, JB, a Cobaugh, AM (Eds.). (2013). Zookeeping: úvod do vedy a techniky. University of Chicago Press.
6. Kier, WM (2012). Rozmanitosť hydrostatických kostier. Journal of Experimental Biology, 215 (8), 1247-1257.
7. Marshall, AJ a Williams, WD (1985). Zoológie. Bezstavovce (zväzok 1). Obrátil som sa.
8. Rosslenbroich, B. (2014). O pôvode autonómie: nový pohľad na hlavné prechody v evolúcii (zväzok 5). Springer Science & Business Media.
9. Starr, C., Taggart, R., & Evers, C. (2012). Zväzok 5 - Štruktúra a funkcia zvierat. Cengage Learning.