HYDROSKELET: CHARAKTERISTIKA A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Hydroskeleton nebo hydrostatické kostra se skládá z tekutiny naplněné dutiny, která obklopuje svalové struktury a poskytuje podporu do těla zvířat. Hydrostatická kostra se účastní lokomoce a dává zvířeti širokou škálu pohybů.

To je běžné u bezobratlých, které postrádají tuhé struktury, které umožňují podporu těla, jako jsou žížaly, některé polypy, sasanky, hvězdice a jiné ostnokožce. Na jejich místě jsou hydrostatické kostry.

Zdroj: Rob Hille, z Wikimedia Commons Některé specifické struktury u zvířat pracují tímto mechanismem, jako je penis savců a želv a nohy pavouků.

Naproti tomu existují struktury, které používají hydrostatický kosterní mechanismus, ale postrádají dutinu naplněnou tekutinami, jako jsou končetiny hlavonožců, jazyk savců a kmen slonů.

Mezi nejvýznamnější funkce hydrostatických koster patří podpora a lokomoce, protože je to svalový antagonista a pomáhá při zesílení síly při svalové kontrakci.

Funkčnost hydrostatického skeletu závisí na udržování konstantního objemu a tlaku, který vytváří - to znamená, že tekutina vyplňující dutinu je nestlačitelná.

vlastnosti

Zvířata vyžadují specializované struktury pro podporu a pohyb. Z tohoto důvodu existuje celá řada koster, které poskytují antagonisty svalů a přenášejí kontrakční sílu.

Termín „kostra“ však přesahuje typické kostní struktury obratlovců nebo vnější kostry členovců.

Kapalná látka může také splňovat požadavky na podporu použitím vnitřního tlaku, vytvářejícího hydroskelet, široce distribuovaný v linii bezobratlých.

Hydroskelet je tvořen dutinou nebo uzavřenými dutinami naplněnými tekutinami, které používají hydraulický mechanismus, kde kontrakce muskulatury se promítá do pohybu tekutiny z jedné oblasti do druhé a pracuje na mechanismu impulsního přenosu - antagonisty svalů.

Základní biomechanickou charakteristikou hydroskeletů je stálost objemu, který tvoří. To musí mít kompresní kapacitu při aplikaci fyziologických tlaků. Tento princip je základem pro fungování systému.

Mechanismus hydrostatických koster

Nosný systém je prostorově uspořádán následujícím způsobem: muskulatura obklopuje centrální tekutinou naplněnou dutinu.

Může být také uspořádán trojrozměrným způsobem s řadou svalových vláken, která tvoří pevnou svalovou hmotu, nebo ve svalové síti, která prochází prostory naplněnými tekutinou a pojivovou tkání.

Hranice mezi těmito uspořádáními však nejsou dobře definována a najdeme hydrostatické kostry, které vykazují střední charakteristiky. Ačkoli existuje velká variabilita v hydroskeletech bezobratlých, všechny fungují podle stejných fyzikálních principů.

Musculature

Tři obecná uspořádání svalů: kruhová, příčná nebo radiální. Kruhové svalstvo je souvislá vrstva, která je uspořádána kolem obvodu těla nebo příslušného orgánu.

Příčné svaly zahrnují vlákna, která jsou umístěna kolmo k nejdelší ose struktur a mohou být orientována vodorovně nebo svisle - v tělech s pevnou orientací jsou svislá vlákna obvykle dorzoventrální a vodorovná vlákna jsou příčná.

Naproti tomu radiální svaly zahrnují vlákna umístěná kolmo k nejdelší ose od centrální osy směrem k obvodu struktury.

Většina svalových vláken v hydrostatických kostrech je šikmo prohnutá a mají schopnost "super protažení".

Povolené typy pohybů

Hydrostatické kostry podporují čtyři typy pohybu: protažení, zkracování, ohýbání a kroucení. Když se kontrakce ve svalu sníží, nastane oblast objemové konstanty a dojde k prodloužení struktury.

Prodloužení nastává, když se kterýkoli ze svalů, svislých nebo vodorovných, stahuje, přičemž udržuje tón při orientaci. Ve skutečnosti celá činnost systému závisí na tlaku vnitřní tekutiny.

Představte si válec s konstantním objemem s počáteční délkou. Pokud zmenšíme průměr kontrakcí kruhových, příčných nebo radiálních svalů, válec se natáhne do stran kvůli zvýšení tlaku, ke kterému dochází uvnitř struktury.

Naopak, pokud zvětšíme průměr, struktura se zkrátí. Zkrácení souvisí s kontrakcí svalů s podélným uspořádáním. Tento mechanismus je nezbytný pro hydrostatické orgány, jako je jazyk většiny obratlovců.

Například v chapadlech hlavonožce (který používá typ hydrostatického skeletu) vyžaduje ke zvýšení délky 80% pouze 25% zmenšení průměru.

Příklady hydrostatických koster

Hydrostatické kostry jsou široce distribuovány v říši zvířat. Ačkoli to je běžné u bezobratlých, některé orgány obratlovců pracují na stejném principu. Hydrostatické kostry se ve skutečnosti neomezují pouze na zvířata, tento mechanismus používají určité bylinné systémy.

Příklady sahají od notochordů charakteristických pro mořské stříkance, hlavonožce, larvy a dospělé ryby, až po larvy hmyzu a korýšů. Dále popíšeme dva nejznámější příklady: polypy a červy

Polypy

Sasanky jsou klasickým příkladem zvířat, která mají hydrostatický skelet. Tělo tohoto zvířete je tvořeno dutým sloupem uzavřeným v základně a ústním diskem v horní části obklopující otvor v ústech. Muskulatura je v podstatě ta, která je popsána v předchozí části.

Voda vstupuje skrz dutinu v ústech a když ji zvíře uzavře, zůstává vnitřní objem konstantní. Proto kontrakce, která snižuje průměr těla, zvyšuje výšku sasanky. Stejně tak, když sasanka rozšiřuje kruhové svaly, rozšiřuje se a jeho výška se zmenšuje.

Červovitá zvířata (vermiformes)

Stejný systém platí pro žížaly. Tato série peristaltických pohybů (prodlužování a zkracování) umožňuje zvířatům pohyb.

Tyto annelidy se vyznačují tím, že se coelom dělí na segmenty, aby se zabránilo vstupu tekutiny z jednoho segmentu do druhého, a každý z nich pracuje nezávisle.

Reference

1. Barnes, RD (1983). Zoologie bezobratlých. Interamerican.
2. Brusca, RC, a Brusca, GJ (2005). Bezobratlí. McGraw-Hill.
3. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fyziologie zvířat: mechanismy a adaptace. McGraw-Hill.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Integrované základy zoologie (roč. 15). McGraw-Hill.
5. Irwin, MD, Stoner, JB, a Cobaugh, AM (Eds.). (2013). Zookeeping: úvod do vědy a techniky. University of Chicago Press.
6. Kier, WM (2012). Rozmanitost hydrostatických koster. Journal of Experimental Biology, 215 (8), 1247-1257.
7. Marshall, AJ a Williams, WD (1985). Zoologie. Bezobratlí (svazek 1). Obrátil jsem se.
8. Rosslenbroich, B. (2014). K původu autonomie: nový pohled na hlavní přechody v evoluci (svazek 5). Springer Science & Business Media.
9. Starr, C., Taggart, R., & Evers, C. (2012). Svazek 5 - struktura a funkce zvířat. Cengage Learning.