Szkielety różnych zwierząt różnią się od siebie. Ich struktura w dużej mierze zależy od siedliska i stylu życia danego organizmu. Co mają wspólnego szkielety zwierząt? Jakie różnice istnieją? Czym szkielet człowieka różni się od szkieletu innych ssaków?
Szkielet jest podporą dla ciała
Twarda i elastyczna struktura kości, chrząstek i więzadeł w ciele ludzkim i zwierzęcym nazywana jest szkieletem. Wraz z mięśniami i ścięgnami tworzy układ mięśniowo-szkieletowy, dzięki któremu żywe istoty mogą poruszać się w przestrzeni.
Zawiera głównie kości i chrząstki. W najbardziej mobilnej części są połączone stawami i ścięgnami, tworząc jedną całość. Solidny „szkielet” ciała nie zawsze składa się z tkanki kostnej i chrzęstnej, czasami tworzy go chityna, keratyna, a nawet wapień.
Niesamowitą częścią ciała są kości. Są bardzo mocne i sztywne, wytrzymują ogromne obciążenia, ale jednocześnie pozostają lekkie. W młodym ciele kości są elastyczne, a z czasem stają się bardziej kruche i kruche.
Szkielet zwierząt jest rodzajem "spiżarni" minerałów. Jeśliorganizmowi ich brakuje, wtedy równowaga niezbędnych pierwiastków jest uzupełniana z kości. Kości składają się z wody, tłuszczu, substancji organicznych (polisacharydy, kolagen), a także soli wapnia, sodu, fosforu, magnezu. Dokładny skład chemiczny zależy od odżywienia konkretnego organizmu.
Znaczenie szkieletu
Ciało ludzi i zwierząt to skorupa, w której znajdują się narządy wewnętrzne. Ta skorupa jest ukształtowana przez szkielet. Bezpośrednio do niego przyczepione są mięśnie i ścięgna, napinające się, zginające stawy, wykonujące ruch. Możemy więc podnieść nogę, odwrócić głowę, usiąść lub przytrzymać coś ręką.
Ponadto szkielet zwierząt i ludzi służy jako ochrona tkanek miękkich i narządów. Na przykład żebra ukrywają pod sobą płuca i serce, zasłaniając je przed ciosami (oczywiście, jeśli ciosy nie są zbyt silne). Czaszka zapobiega uszkodzeniu raczej delikatnego mózgu.
Niektóre kości zawierają jeden z najważniejszych organów – szpik kostny. U ludzi bierze udział w procesach hematopoezy, tworząc czerwone krwinki. Tworzy również leukocyty, białe krwinki, które są odpowiedzialne za odporność organizmu.
Jak i kiedy powstał szkielet?
Szkielet zwierząt i cały układ mięśniowo-szkieletowy powstały dzięki ewolucji. Zgodnie z ogólnie przyjętą wersją pierwsze organizmy, które pojawiły się na Ziemi, nie miały tak złożonych adaptacji. Przez długi czas na naszej planecie istniały amebowe stworzenia o miękkim ciele.
Wtedy w atmosferze i hydrosferze planety było dziesięć razy mniej tlenu. W pewnym momencie udział gazu wzrósłwzrost, rozpoczynając, jak sugerują naukowcy, reakcję łańcuchową zmian. Tym samym wzrosła ilość kalcytów i aragonitów w składzie mineralnym oceanu. Te z kolei gromadzą się w żywych organizmach, tworząc solidne lub elastyczne struktury.
Najwcześniejsze organizmy, które miały szkielet, zostały znalezione w warstwach wapiennych w Namibii, Syberii, Hiszpanii i innych regionach. Zamieszkiwali oceany świata około 560 milionów lat temu. W swojej strukturze organizmy przypominały gąbki o cylindrycznym korpusie. Promieniowo od nich odchodziły długie promienie (do 40 cm) węglanu wapnia, które pełniły rolę szkieletu.
Odmiany szkieletów
W świecie zwierząt istnieją trzy rodzaje szkieletu: zewnętrzny, wewnętrzny i płynny. Zewnętrzny lub egzoszkielet nie jest ukryty pod skórą lub innymi tkankami, ale całkowicie lub częściowo zakrywa ciało zwierzęcia od zewnątrz. Jakie zwierzęta mają szkielet zewnętrzny? Jest opętany przez pajęczaki, owady, skorupiaki i niektóre kręgowce.
Podobnie jak zbroja pełni głównie funkcję ochronną, a czasami może służyć jako schronienie dla żywego organizmu (żółwia lub muszli ślimaka). Taki szkielet ma poważną wadę. Nie rośnie wraz z właścicielem, dlatego zwierzę jest zmuszone do okresowego zrzucania go i zapuszczania nowego okrycia. Przez pewien czas organizm traci swoją zwykłą ochronę i staje się bezbronny.
Endoszkielet to wewnętrzny szkielet zwierząt. Jest pokryty mięsem i skórą. Ma bardziej złożoną konstrukcję, pełni wiele funkcji i rośniejednocześnie z całym organizmem. Endoszkielet podzielony jest na część osiową (kręgosłup, czaszka, klatka piersiowa) oraz część dodatkową lub obwodową (kończyny i kości pasów).
Szkielet płynny lub hydrostatyczny jest najrzadziej powszechny. Posiadają ją meduzy, robaki, ukwiały itp. Jest to muskularna ściana wypełniona płynem. Ciśnienie płynu utrzymuje kształt ciała. Kiedy mięśnie się kurczą, ciśnienie się zmienia, co wprawia ciało w ruch.
Jakie zwierzęta nie mają szkieletu?
W zwykłym sensie szkielet jest dokładnie wewnętrzną ramą ciała, zestawem kości i chrząstek, które tworzą czaszkę, kończyny i kręgosłup. Istnieje jednak szereg organizmów, które nie posiadają tych części, a niektóre z nich nie mają nawet określonego kształtu. Ale czy to oznacza, że w ogóle nie mają szkieletu?
Jean Baptiste Lamarck kiedyś zjednoczył ich w dużą grupę bezkręgowców, ale poza brakiem kręgosłupa nic innego nie łączy tych zwierząt. Obecnie wiadomo, że nawet organizmy jednokomórkowe mają szkielet.
Na przykład u radiolarian składa się z chityny, krzemu lub siarczanu strontu i znajduje się wewnątrz komórki. Koralowce mogą mieć szkielet hydrostatyczny, wewnętrzne białko lub zewnętrzny szkielet wapienny. U robaków, meduz i niektórych mięczaków jest hydrostatyczny.
U wielu mięczaków szkielet jest zewnętrzny i ma kształt muszli. U różnych gatunków jego struktura jest inna. Z reguły składa się z trzech warstw, składających się z konchioliny białkowej i węglanu wapnia. Muszle to małże (małże, ostrygi) i spiralnez lokami i czasami węglanowymi igłami i kolcami.
Stawonogi
Typ stawonogów również należy do bezkręgowców. Jest to najliczniejsza grupa zwierząt, do której należą skorupiaki, pajęczaki, owady, stonogi. Ich ciało jest symetryczne, ma sparowane kończyny i podzielone jest na segmenty.
Ze względu na strukturę szkielet zwierząt jest zewnętrzny. Obejmuje całe ciało w postaci naskórka zawierającego chitynę. Naskórek to twarda skorupa, która chroni każdy segment zwierzęcia. Jej gęste obszary to skleryty, połączone ze sobą bardziej ruchliwymi i elastycznymi błonami.
U owadów naskórek jest mocny i gruby, składa się z trzech warstw. Na powierzchni tworzy włosie (chaetae), kolce, włosie i różne narośla. W przypadku pajęczaków naskórek jest stosunkowo cienki i zawiera warstwę skórną oraz błony podstawne pod spodem. Oprócz ochrony zapobiega utracie wilgoci przez zwierzęta.
Kraby lądowe i wszy nie mają gęstej warstwy zewnętrznej, która zatrzymuje wilgoć w ciele. Tylko sposób życia ratuje je przed wysychaniem – zwierzęta nieustannie dążą do miejsc o dużej wilgotności.
Szkielet akordów
Akord to wewnętrzna osiowa formacja szkieletowa, podłużne pasmo szkieletu kostnego ciała. Występuje w akordach, których jest ponad 40 000 gatunków. Należą do nich bezkręgowce, u których struna grzbietowa jest obecna przez pewien czas w jednym z etapów rozwoju.
W niższych przedstawicielach grupy (lancety, cyklostomyi niektórych gatunków ryb) struna grzbietowa utrzymuje się przez całe życie. W lancetach znajduje się między jelitami a cewą nerwową. Składa się z poprzecznych płytek mięśniowych, które są otoczone skorupą i są połączone wyrostkami. Kurcząc się i rozluźniając, działa jak szkielet hydrostatyczny.
W cyklostomach struna grzbietowa jest bardziej solidna i ma podstawy kręgów. Nie mają sparowanych kończyn, szczęk. Szkielet jest tworzony tylko przez tkankę łączną i chrzęstną. Spośród nich powstaje czaszka, promienie płetw i ażurowa siatka skrzeli zwierzęcia. Język cyklostomów również ma szkielet, w górnej części narządu znajduje się ząb, którym zwierzę nudzi zdobycz.
Kręgowce
U wyższych przedstawicieli strunowców rdzeń osiowy zamienia się w kręgosłup - element nośny szkieletu wewnętrznego. Jest to elastyczna kolumna składająca się z kości (kręgów) połączonych dyskami i chrząstką. Z reguły jest podzielony na działy.
Struktura szkieletów kręgowców jest znacznie bardziej skomplikowana niż innych strunowców, a ponadto bezkręgowców. Wszyscy przedstawiciele grupy charakteryzują się obecnością wewnętrznej ramy. Wraz z rozwojem układu nerwowego i mózgu utworzyli czaszkę kostną. A wygląd kręgosłupa zapewniał lepszą ochronę rdzenia kręgowego i nerwów.
Sparowane i niesparowane kończyny odchodzą od kręgosłupa. Nieparzyste to ogony i płetwy, sparowane dzielą się na pasy (górny i dolny) oraz szkielet wolnych kończyn (płetwy lub kończyny pięciopalczaste).
Ryby
TeU kręgowców szkielet składa się z dwóch części: tułowia i ogona. Rekiny, płaszczki i chimery nie mają tkanki kostnej. Ich szkielet składa się z elastycznej chrząstki, która gromadzi wapno i z czasem staje się twarda.
Reszta ryb ma szkielet kostny. Warstwy chrzęstne znajdują się między kręgami. W przedniej części rozciągają się od nich procesy boczne, przechodzące w żebra. Czaszka ryb, w przeciwieństwie do zwierząt lądowych, ma ponad czterdzieści ruchomych części.
Gardło otoczone jest półkolem składającym się z 3 do 7 łuków skrzelowych, pomiędzy którymi znajdują się szczeliny skrzelowe. Na zewnątrz tworzą skrzela. Posiadają je wszystkie ryby, tylko u niektórych tworzą je tkanka chrzęstna, a u innych kość.
Kości promieniowe płetw, połączone błoną, odchodzą od kręgosłupa. Sparowane płetwy - piersiowe i brzuszne, niesparowane - odbytowe, grzbietowe, ogonowe. Ich liczba i rodzaj są różne.
Płazy i gady
Płazy mają odcinki szyjne i krzyżowe, które mają od 7 do 200 kręgów. Niektóre płazy mają sekcję ogonową, inne nie mają ogona, ale kończyny są sparowane. Poruszają się skacząc, dzięki czemu tylne kończyny są wydłużone.
Gatunki bezogonowe nie mają żeber. Ruchomość głowy zapewnia kręg szyjny, który jest przymocowany do tyłu głowy. W okolicy klatki piersiowej pojawiają się barki, przedramiona i dłonie. Miednica zawiera kości biodrowe, łonowe i kulszowe. A kończyny tylne mają podudzie, udo, stopę.
Szkielet gada teżma te części, stając się bardziej skomplikowane z piątym odcinkiem kręgosłupa - lędźwiowym. Mają od 50 do 435 kręgów. Czaszka jest bardziej skostniała. Sekcja ogonowa jest zawsze obecna, jej kręgi zmniejszają się pod koniec.
Żółwie mają egzoszkielet w postaci mocnej skorupy keratynowej i wewnętrznej warstwy kości. Szczęki żółwi pozbawione są zębów. Węże nie mają mostka, obręczy barkowej i miednicy, a żebra są przymocowane na całej długości kręgosłupa, z wyjątkiem części ogonowej. Ich szczęki są bardzo elastyczne, aby połknąć dużą zdobycz.
Ptaki
Cechy szkieletu ptaków są w dużej mierze związane z ich zdolnością latania, niektóre gatunki mają przystosowania do biegania, nurkowania, wspinania się po gałęziach i pionowych powierzchniach. Ptaki mają pięć odcinków kręgosłupa. Części regionu szyjnego są połączone ruchomo, w innych regionach kręgi są często zrośnięte.
Ich kości są lekkie, a niektóre są częściowo wypełnione powietrzem. Szyja ptaków jest wydłużona (10-15 kręgów). Ich czaszka jest kompletna, bez szwów, z przodu ma dziób. Kształt i długość dzioba są bardzo różne i są związane ze sposobem żywienia zwierząt.
Głównym urządzeniem do lotu jest kil. Jest to wyrostek kostny w dolnej części mostka, do którego przyczepione są mięśnie piersiowe. Kil rozwija się u ptaków latających i pingwinów. W strukturze szkieletu kręgowców związanych z lotem lub kopaniem (krety i nietoperze) również występuje. Strusie tego nie mają, papuga sowa.
Przednie kończyny ptaków to skrzydła. Składają sięz grubej i mocnej kości ramiennej, zakrzywionej kości łokciowej i cienkiego promienia. Niektóre kości dłoni są ze sobą zrośnięte. U wszystkich oprócz strusi kości łonowe miednicy nie łączą się ze sobą. W ten sposób ptaki mogą składać duże jaja.
Ssaki
Teraz istnieje około 5500 gatunków ssaków, w tym ludzi. U wszystkich członków klasy szkielet wewnętrzny podzielony jest na pięć części i obejmuje czaszkę, kręgosłup, klatkę piersiową, pasy kończyn górnych i dolnych. Pancerniki mają egzoszkielet w postaci skorupy kilku tarcz.
Czaszka ssaków jest większa, zawiera kość jarzmową, podniebienie wtórne i sparowaną kość bębenkową, której nie można znaleźć u innych zwierząt. Pas górny obejmuje głównie łopatki, obojczyki, bark, przedramię i rękę (od nadgarstka, śródręcza, palców z paliczkami). Pas dolny składa się z uda, podudzia, stopy ze stępem, śródstopia i palców. Największe różnice w klasie widoczne są właśnie w pasach kończynowych.
Psom i koniowatym brakuje łopatek i obojczyków. U fok ramię i kość udowa są ukryte wewnątrz ciała, a pięciopalczaste kończyny są połączone błoną i wyglądają jak płetwy. Nietoperze latają jak ptaki. Ich palce (z wyjątkiem jednego) są bardzo wydłużone i połączone siecią skóry, tworząc skrzydło.
Czym różni się osoba?
Ludzki szkielet ma te same sekcje, co inne ssaki. W strukturze najbardziej przypomina szympansa. Ale w przeciwieństwie do nich ludzkie nogi są znacznie dłuższe niż ręce. Całe ciało jest zorientowanepionowo głowa nie wystaje do przodu, jak u zwierząt.
Udział czaszki w strukturze jest znacznie większy niż u małp. Natomiast aparat szczękowy jest mniejszy i krótszy, kły są zmniejszone, zęby pokryte są szkliwem ochronnym. Osoba ma podbródek, czaszka jest zaokrąglona, nie ma ciągłych łuków brwiowych.
Nie mamy ogona. Jego słabo rozwinięta odmiana jest reprezentowana przez kość ogonową z 4-5 kręgami. W przeciwieństwie do ssaków klatka piersiowa nie jest spłaszczona z obu stron, ale rozszerzona. Kciuk jest przeciwstawny do reszty, ręka jest ruchomo połączona z nadgarstkiem.
