שלד הידרו: מאפיינים ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

Hydroskeleton שלד או ההידרוסטטי מורכב חלל מלא נוזל המקיף מבנים שרירים ומספק תמיכה לגוף של בעלי חיים. השלד ההידרוסטטי משתתף בתנועה, ומעניק לבעלי החיים מגוון רחב של תנועות.

זה נפוץ בחסדי חוליות שחסרים מבנים קשיחים המאפשרים תמיכה בגוף, כמו תולעי אדמה, פוליפים מסוימים, כלניות וכוכבי ים ופני-ים אחרים. במקומם ישנם שלדים הידרוסטטיים.

מקור: מאת רוב היל, מוויקישיתוף Commons כמה מבנים ספציפיים בבעלי חיים פועלים על ידי מנגנון זה, כמו איבר המין של יונקים וצבים, ורגלי עכבישים.

לעומת זאת, ישנם מבנים המשתמשים במנגנון השלד ההידרוסטטי אך חסרים את חללם המלא בנוזלים, כמו גפיים של צוואר הרחם, לשון יונקים וגזע הפילים.

בין הפונקציות הבולטות ביותר של השלדים ההידרוסטטיים הוא תמיכה ותנועתיות, מכיוון שהוא אנטגוניסט שריר ומסייע בהגברת הכוח בהתכווצות השרירים.

הפונקציונליות של שלד הידרוסטטי תלויה בשמירה על נפח קבוע והלחץ שהוא מייצר - כלומר הנוזל הממלא את החלל אינו דחוס.

מאפיינים

בעלי חיים זקוקים למבנים ייעודיים לתמיכה ותנועה. לשם כך יש מגוון רחב של שלדים המספקים אנטגוניסט לשרירים, ומעבירים את כוח ההתכווצות.

עם זאת, המונח "שלד" חורג ממבני העצם האופייניים של חוליות או השלדים החיצוניים של פרוקי הרגליים.

חומר נוזלי יכול לעמוד גם בדרישות התמיכה באמצעות לחץ פנימי, ויוצר את השלד ההידרוסי, המופץ באופן נרחב בשושלת חסרי החוליות.

השלד ההידרוסי מורכב מחלל או חללים סגורים מלאים בנוזלים המשתמשים במנגנון הידראולי, שם התכווצות השרירים מתורגמת לתנועת הנוזל מאזור לאזור, ועובדת על מנגנון העברת הדחף - אנטגוניסט השריר.

המאפיין הביומכני הבסיסי של שלדי מים הוא קביעת הנפח שהם יוצרים. זה חייב להיות בעל יכולת הדחיסה בעת הפעלת לחצים פיזיולוגיים. עיקרון זה הוא הבסיס לתפקוד המערכת.

מנגנון שלדים הידרוסטטיים

מערכת התמיכה מסודרת במרחב כדלקמן: השרירים מקיפים חלל מרכזי מלא בנוזל.

ניתן גם לסדר אותה בצורה תלת מימדית בעזרת סדרת סיבי שריר היוצרים מסת שריר מוצקה, או ברשת שרירים העוברים בחללים המלאים בנוזל ורקמות חיבור.

עם זאת, הגבולות בין סידורים אלה אינם מוגדרים היטב ואנחנו מוצאים שלדים הידרוסטטיים המציגים מאפייני ביניים. אף על פי שיש שונות רבה בשלד-הידרוס של חסרי חוליות, כולם מתפקדים על פי אותם עקרונות פיזיים.

תִשׁרוֹרֶת

שלושת הסדרים הכלליים של השרירים: מעגלי, רוחבי או רדיאלי. השריר המעגלי הוא שכבה רציפה המסודרת סביב היקף הגוף או האיבר המדובר.

שרירים רוחביים כוללים סיבים הממוקמים בניצב לציר הארוך ביותר של המבנים ויכולים להיות מכוונים אופקית או אנכית - בגופים בעלי כיוון קבוע, סיבים אנכיים קונבנציונליים הם סיבובים מרכזיים, וסיבים אופקיים הם רוחביים.

לעומת זאת, שרירי רדיאלי כוללים סיבים הממוקמים בניצב לציר הארוך ביותר מהציר המרכזי לכיוון פריפריה של המבנה.

מרבית סיבי השריר בשלדים הידרוסטטיים מופשטים באופן אלכסוני ובעלי יכולת "מתיחה סופר".

סוגי תנועות מותרות

שלדים הידרוסטטיים תומכים בארבעה סוגים של תנועה: התארכות, קיצור, כיפוף ומתפתל. כאשר התכווצות השריר פוחתת, מתרחש אזור קבוע הנפח, התארכות המבנה.

התארכות מתרחשת כאשר כל אחד מהשרירים, אנכיים או אופקיים, מתכווץ רק כשהוא שומר את הטון לכיוון האוריינטציה. למעשה כל פעולת המערכת תלויה בלחץ הנוזל הפנימי.

דמיין צילינדר נפח קבוע באורך ראשוני. אם נפחית את הקוטר באמצעות כיווץ של השרירים המעגליים, הרוחביים או הרדיאליים, הגליל נמתח לצדדים בגלל עליית הלחץ המתרחשת בתוך המבנה.

לעומת זאת, אם נגדיל את הקוטר המבנה מתקצר. הקיצור קשור להתכווצות שרירים עם סדרי אורך. מנגנון זה חיוני לאיברים הידרוסטטיים, כמו הלשון של מרבית בעלי החוליות.

לדוגמא, בזרועות של צוואר הרחם (המשתמש בסוג שלד הידרוסטטי), הוא דורש ירידה של 25% בלבד בקוטר כדי להגדיל 80% אורך.

דוגמאות לשלדים הידרוסטטיים

שלדים הידרוסטטיים מופצים באופן נרחב בממלכת החיות. למרות שהם נפוצים בחסרי חוליות, חלק מאברי החוליות פועלים על אותו עיקרון. למעשה, שלדים הידרוסטטיים אינם מוגבלים לבעלי חיים, מערכות עשבוניות מסוימות משתמשות במנגנון זה.

הדוגמאות נעות בין הנוטוטורד המאפיין גמירות ים, צפלוכורדים, זחלים ודגים בוגרים, ועד זחלי חרקים וסרטנים. בשלב הבא נתאר את שתי הדוגמאות הידועות ביותר: פוליפים ותולעים

פוליפים

כלניות הן הדוגמא הקלאסית לבעלי חיים שיש להם שלד הידרוסטטי. גופה של חיה זו נוצר על ידי עמוד חלול הסגור בבסיס ועם דיסק אוראלי בחלקו העליון המקיף את פתח הפה. השריר הוא בעצם זה שתואר בסעיף הקודם.

המים נכנסים דרך חלל הפה, וכשהחיה סוגרת אותם הנפח הפנימי נשאר קבוע. כך, התכווצות המצמצמת את קוטר הגוף מגדילה את גובה הכלנית. באותו אופן, כאשר הכלנית מרחיבה את שרירי המעגל היא מתרחבת וגובהה יורד.

בעלי חיים בצורת תולעת (vermiformes)

אותה מערכת חלה על תולעי אדמה. סדרה זו של תנועות פריסטלטיות (הארכות וקיצור אירועים) מאפשרת לבעל החיים לנוע.

Annelids אלה מאופיינים בכך שה coelom מחולק לקטעים כדי למנוע נוזל מקטע אחד להיכנס לשני, וכל אחד מהם פועל באופן עצמאי.

הפניות

1. Barnes, RD (1983). זואולוגיה חסרת חוליות. אינטר-אמריקני.
2. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2005). חסרי חוליות. מקגרו-היל.
3. French, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). אקרט. פיזיולוגיה של בעלי חיים: מנגנונים והתאמות. מקגרו-היל.
4. היקמן, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). עקרונות משולבים של זואולוגיה (כרך 15). מקגרו-היל.
5. ארווין, MD, Stoner, JB, and Cobaugh, AM (Eds.). (2013). Zookeeping: היכרות עם המדע והטכנולוגיה. הוצאת אוניברסיטת שיקגו.
6. קיר, WM (2012). מגוון השלדים ההידרוסטטיים. Journal of Experimental Biology, 215 (8), 1247-1257.
7. מרשל, איי ג'יי, וויליאמס, WD (1985). זוֹאוֹלוֹגִיָה. חסרי חוליות (חלק 1). התהפכתי.
8. רוסלנברוך, ב '(2014). על מקור האוטונומיה: מבט חדש על המעברים העיקריים באבולוציה (כרך 5). ספרינגר מדע ומדיה עסקית.
9. Starr, C., Taggart, R., & Evers, C. (2012). חלק 5 - מבנה ותפקוד של בעלי חיים. לימוד Cengage.