Гидростатический скелет или гидроскелет — это тип скелета , поддерживаемый гидростатическим давлением жидкости , [1] распространенный среди мягкотелых беспозвоночных животных , в просторечии называемых « червями ». Хотя более продвинутые организмы можно считать гидростатическими, их иногда называют гидростатическими из-за наличия у них гидростатического органа вместо гидростатического скелета , при этом они могут иметь одинаковые возможности, но не одинаковы. [1] Поскольку приставка « гидро» означает «вода», «гидростатический» означает «наполненный жидкостью». [2]
Как скелетная структура, гидроскелет обладает способностью влиять на форму и движение и включает в себя две механические единицы: мышечные слои и стенку тела. Мышечные слои продольные и круглые, внутри они входят в состав целома, заполненного жидкостью. Сокращения круговых мышц удлиняют тело организма, а сокращения продольных мышц укорачивают тело организма. Жидкость внутри организма концентрируется равномерно, поэтому мышечная сила распределяется по всему организму, и изменения формы могут сохраняться. [2] Эти структурные факторы сохраняются и в гидростатическом органе.
Неспиральная гидростатическая структура скелета является функциональной основой полового члена млекопитающих [3] , которая наполняет кавернозные тела кровью для поддержания физической жесткости во время коитуса . Для гибких структур, например, у мягкотелых животных, характерна спирально-армированная гидростатическая структура скелета. [2]
Гидростатические каркасы обычно располагаются в цилиндре. Гидростатическими скелетами можно управлять с помощью нескольких различных типов мышц. Длину можно регулировать продольными мышечными волокнами, параллельными продольной оси. Мышечные волокна могут располагаться в виде непрерывных пластов или изолированных пучков, а их диаметром можно управлять с помощью трех различных типов мышц: круговых, радиальных и поперечных. [2] Круговая мускулатура охватывает окружность цилиндра, радиальная мускулатура простирается от центра цилиндра к поверхности, а поперечная мускулатура располагается параллельными и перпендикулярными листами, пересекающими диаметр цилиндра. [2]
Внутри цилиндра находится жидкость, чаще всего вода. Жидкость устойчива к изменениям объема. Сокращение круговых, радиальных или поперечных мышц увеличивает давление внутри цилиндра и приводит к увеличению его длины. Сокращение продольных мышц может укоротить цилиндр. [2]
Изменение формы ограничивается волокнами соединительной ткани. Соединительные волокна, часто коллагеновые, расположены спирально в стенке гидростатического скелета. Спиральная форма, образованная этими волокнами, позволяет удлинять и укорачивать скелет, сохраняя при этом жесткость, предотвращая скручивание. При изменении формы цилиндра будет меняться шаг спирали. Угол относительно длинной оси будет уменьшаться при удлинении и увеличиваться при укорочении. [2]
Организмы, содержащие гидростатический скелет, имеют преимущества и недостатки. Их текучая форма позволяет им легко передвигаться во время плавания и рытья нор. Они могут проходить через проходы странной формы и более эффективно прятаться от хищников. Они способны создавать силу, протискиваясь сквозь камни, и создавать жест «открывания». В них есть легкий и гибкий компонент, который позволяет выполнять эти движения с очень небольшой мышечной массой. [4]
Эти организмы также способны заживать быстрее, чем организмы, имеющие твердый скелет. Исцеление этих организмов варьируется от существа к существу. Однако если полость необходимо заполнить заново, «жидкостью» можно легко восполнить, если это вода или кровь. Если жидкость представляет собой жидкость другого типа, это может занять больше времени, но все равно быстрее, чем заживление кости. Обыкновенный дождевой червь также способен отращивать поврежденные части своего тела. [4]
Эти организмы имеют относительно простые пути кровообращения и дыхания. Кроме того, у этих организмов есть «подушка», обеспечивающая защиту внутренних органов от ударов. Однако он не очень эффективно защищает внутренние органы от внешних повреждений. [4]
Поскольку гидростатические скелеты имеют ограниченную способность к прикреплению конечностей, организмы относительно просты и не обладают многими способностями хватать или цепляться за предметы. Организмы с полным гидростатическим скелетом должны находиться в среде, позволяющей им пополнять себя жидкостью, необходимой для выживания. Вот почему гидростатические скелеты распространены в морской жизни. Они имеют большой доступ к необходимым элементам для выживания. Наземные организмы с гидростатическим скелетом обычно лишены силы, поскольку они не находятся в жидкой среде. Если бы кто-то слишком сильно расширил свое тело, оно бы рухнуло под собственным весом. [4]
.jpg/1280px-Eichelwurm_(cropped).jpg)
Гидростатические скелеты очень распространены у беспозвоночных. Типичным примером является дождевой червь . Кроме того, гидростатическая природа характерна для морских обитателей, таких как медузы и морские анемоны . У дождевых червей есть кольца мышц, заполненные жидкостью, что делает все их тело гидростатическим. Морской анемон имеет гидростатическую голову с руками, расходящимися вокруг рта. Эта структура полезна для питания и передвижения. [5]
Примером простого вторичноротого , 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 для туннелирования и закрепления в грунте. Это можно использовать для передвижения, но также может помочь в защите организма от внешних сил, поскольку червь может попытаться «спрятаться» на дне океана. [5]
Пенис млекопитающих является гидростатическим органом. Гидростатическая жидкость, в данном случае кровь, наполняет половой член во время эрекции . В отличие от гидростатических скелетов многих беспозвоночных, которые используют изгиб животного для передвижения, половой член должен сопротивляться изгибу и изменению формы во время полового акта . Вместо соединительных волокон, расположенных в форме спирали, половой член содержит слой, называемый кавернозным телом . Пещеристое тело содержит соединительные волокна, расположенные как параллельно, так и перпендикулярно продольной оси. Эти волокна остаются сложенными, когда пенис вялый, но разворачиваются, когда пенис наполняется кровью во время эрекции, что позволяет пенису сопротивляться изгибу. Пенисы черепах устроены сходным образом, хотя развивались они отдельно. [5]
Другие позвоночные иногда используют модифицированный гидростатический скелет, называемый мышечным гидростатом . [2] 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 скелетом. В то время как в типичных гидростатических скелетах движение создается за счет приложения силы к полости, заполненной жидкостью, мышечные гидростаты вызывают движение за счет мышечных сокращений. Когда одна мышца сокращается и уменьшается в объеме, другие мышцы внутри структуры должны в ответ расширяться. Могут присутствовать спиральные мышцы, которые могут создавать скручивание - способность, которая ограничена в гидростатических скелетах. Мышечные гидростаты встречаются в языках млекопитающих, рептилий и амфибий. Языки млекопитающих имеют строение центрального ядра мышечных волокон, окруженного пучками продольных мышц и чередующимися параллельными листками поперечных мышечных волокон. Хоботы слонов и хоботы тапиров также используют мышечный гидростат. Эти структуры состоят из продольных волокон, окруженных радиальными и спиральными волокнами. [5]