Гидростатический каркас - Hydrostatic skeleton
Гидроскелет или hydroskeleton , представляет собой гибкий каркас поддерживается давление текучей среды. Гидростатические скелеты распространены среди простых беспозвоночных организмов. Хотя более продвинутые организмы можно считать гидростатическими, их иногда называют гидростатическими, поскольку они обладают гидростатическим органом вместо гидростатического скелета. Гидростатический орган и гидростатический скелет могут иметь одинаковые возможности, но это не одно и то же. Гидростатические органы чаще встречаются у продвинутых организмов, а гидростатические скелеты - у примитивных организмов. Как следует из названия, слово «гидро» означает «вода», а «гидростатичность» означает, что скелет или орган заполнены жидкостью.
Как скелетная структура, она обладает способностью влиять на форму и движение и включает в себя две механические единицы: мышечные слои и стенку тела. Мышечные слои бывают продольными и круглыми и являются частью заполненного жидкостью целома внутри. Сокращения круговых мышц удлиняют тело организма, а сокращения продольных мышц укорачивают его. Жидкость в организме равномерно сконцентрирована, поэтому силы мышц распределяются по всему организму, и изменения формы могут сохраняться. Эти структурные факторы сохраняются и в гидростатическом органе.
Неспиральная гидростатическая структура скелета является функциональной основой полового члена млекопитающих . Спирально усиленная гидростатическая структура скелета характерна для гибких структур, как и у мягкотелых животных.
Состав
Гидростатические каркасы обычно располагаются в цилиндре. Гидростатическим скелетом можно управлять с помощью нескольких различных типов мышц. Длина может регулироваться продольными мышечными волокнами параллельно продольной оси. Мышечные волокна можно найти в виде непрерывных листов или изолированных пучков, а диаметром можно управлять с помощью трех различных типов мышц: круговых, радиальных и поперечных. Круговая мускулатура охватывает окружность цилиндра, радиальная мускулатура проходит от центра цилиндра к поверхности, а поперечная мускулатура располагается параллельно и перпендикулярно листам, пересекающим диаметр цилиндра.
Внутри цилиндра находится жидкость, чаще всего вода. Жидкость устойчива к изменению объема. Сокращение круговых, радиальных или поперечных мышц увеличивает давление внутри цилиндра и приводит к увеличению длины. Сокращение продольных мышц может привести к укорачиванию цилиндра.
Изменение формы ограничивается волокнами соединительной ткани. Соединительные волокна, часто коллагеновые, расположены в форме спирали внутри стенки гидростатического каркаса. Спиральная форма, образованная этими волокнами, допускает удлинение и укорачивание каркаса, оставаясь при этом жесткой для предотвращения скручивания. По мере изменения формы цилиндра изменяется шаг спирали. Угол относительно длинной оси будет уменьшаться при удлинении и увеличиваться при укорочении.
Преимущества и недостатки
У организмов с гидростатическим скелетом есть достоинства и недостатки. Их плавная форма позволяет им легко перемещаться во время плавания и роения. Они могут проходить через проходы необычной формы и более эффективно укрываться от хищников. Они способны создавать силу, протискиваясь сквозь камни, и создают жест «выдергивания». В них есть легкий и гибкий компонент, который позволяет это движение с очень небольшой мышечной массой.
Эти организмы также способны лечить быстрее, чем организмы, содержащие твердые скелеты. Исцеление у этих организмов варьируется от существа к существу. Однако, если полость необходимо повторно заполнить, «жидкость» можно легко пополнить, если это будет вода или кровь. Если это жидкость другого типа, это может занять больше времени, но все же быстрее, чем заживление кости. Обычный дождевой червь также способен восстанавливать поврежденные части своего тела.
У этих организмов есть относительно простые пути кровообращения и дыхания. Кроме того, у этих организмов есть подушка, позволяющая защитить внутренние органы от шока. Однако он не очень эффективно защищает внутренние органы от внешних повреждений.
Поскольку гидростатические скелеты имеют ограниченную способность прикрепления конечностей, организмы относительно просты и не имеют многих способностей хватать или цепляться за вещи. Организмы с полным гидростатическим скелетом должны находиться в среде, которая позволяет им повторно заполняться жидкостью, необходимой для выживания. Вот почему гидростатические скелеты обычны в морской жизни. У них есть большой доступ к необходимым элементам для выживания. Наземным организмам, имеющим гидростатический скелет, обычно не хватает силы, потому что они не находятся в жидкой среде. Если бы его тело слишком расширилось, оно рухнуло бы под собственным весом.
Организмы
.jpg)
Гидростатические скелеты очень распространены у беспозвоночных. Типичный пример - дождевой червь . Кроме того, гидростатический характер характерен для морских обитателей, таких как медузы , морские звезды и актинии . У дождевых червей есть мускульные кольца, наполненные жидкостью, что делает все их тело гидростатическим. У морского анемона голова гидростатическая, а руки расходятся вокруг рта. Эта структура помогает при кормлении и передвижении.
Примером простого Deuterostome, содержащего гидростатический скелет, может быть Enteropneusta с общим названием желудевого червя. Этот организм классифицируется как Hemichordate , и это морские черви, которые используют свой гидростатический скелет, чтобы туннелировать и закрепляться в земле. Это может быть использовано для передвижения, но также может помочь в защите организма от внешних сил, поскольку червь может попытаться «спрятаться» на дне океана.
Позвоночные
Пенис у млекопитающих является гидростатическим органом. Гидростатическая жидкость, в данном случае кровь, заполняет половой член во время эрекции . В отличие от гидростатических скелетов многих беспозвоночных, которые используют сгибание животного для передвижения, пенис должен сопротивляться изгибам и изменениям формы во время полового акта . Вместо соединительных волокон, расположенных по спирали, пенис содержит слой, называемый кавернозным телом . Кавернозное тело содержит соединительные волокна, расположенные как параллельно, так и перпендикулярно продольной оси. Эти волокна остаются свернутыми, когда пенис вялый, но разворачиваются, когда пенис наполняется кровью во время эрекции, что позволяет пенису сопротивляться изгибу. Пенисы черепах устроены аналогично, хотя эволюционировали отдельно.
Другие позвоночные животные иногда используют модифицированный гидростатический скелет, называемый мышечным гидростатом . Мышечные гидростаты не содержат полости, заполненной жидкостью. Эти структуры состоят из мышечных и соединительных волокон, плотно упакованных в трехмерную структуру. Во многих случаях мышечным гидростатом можно управлять во всех трех измерениях. Это обеспечивает более точное движение по сравнению с типичным гидростатическим каркасом. В то время как в типичных гидростатических скелетах движение вызывается приложением силы к полости, заполненной жидкостью, мышечные гидростаты создают движение за счет мышечных сокращений. Когда одна мышца сокращается и уменьшается в площади, другие мышцы в структуре должны в ответ расширяться. Могут присутствовать спиральные мышцы, которые могут создавать скручивание - способность, которая ограничена гидростатическими скелетами. Мышечные гидростаты встречаются в языках млекопитающих, рептилий и земноводных. Языки млекопитающих имеют структуру центрального ядра мышечных волокон, окруженного пучками продольных мышц и чередующимися параллельными листами поперечных мышечных волокон. Хоботы слона и хоботки тапиров также используют мускульный гидростат. Эти структуры состоят из продольных волокон, окруженных радиальными и спиральными волокнами.