Įvairių gyvūnų skeletai skiriasi vienas nuo kito. Jų struktūra labai priklauso nuo konkretaus organizmo buveinės ir gyvenimo būdo. Kas bendro tarp gyvūnų skeletų? Kokie skirtumai egzistuoja? Kuo žmogaus skeletas skiriasi nuo kitų žinduolių skeleto?
Skeletas yra kūno atrama
Kieta ir elastinga kaulų, kremzlių ir raiščių struktūra žmogaus ir gyvūno kūne vadinama skeletu. Kartu su raumenimis ir sausgyslėmis jis sudaro raumenų ir kaulų sistemą, kurios dėka gyvos būtybės gali judėti erdvėje.
Daugiausia apima kaulus ir kremzles. Judriausioje dalyje jie yra sujungti sąnariais ir sausgyslėmis, sudarydami vieną visumą. Tvirtas kūno „skeletas“ne visada susideda iš kaulinio ir kremzlinio audinio, kartais jį sudaro chitinas, keratinas ar net kalkakmenis.
Nuostabi kūno dalis yra kaulai. Jie yra labai tvirti ir standūs, gali atlaikyti didžiules apkrovas, bet tuo pačiu išlieka lengvi. Jauno kūno kaulai yra elastingi ir laikui bėgant tampa trapesni ir trapūs.
Gyvūnų skeletas yra savotiškas mineralų „sandėlis“. Jeiguorganizmui jų trūksta, tuomet reikiamų elementų balansas pasipildo iš kaulų. Kaulai susideda iš vandens, riebalų, organinių medžiagų (polisacharidų, kolageno), taip pat kalcio, natrio, fosforo, magnio druskų. Tiksli cheminė sudėtis priklauso nuo konkretaus organizmo mitybos.
Skeleto reikšmė
Žmonių ir gyvūnų kūnas yra apvalkalas, kurio viduje yra vidaus organai. Šį apvalkalą formuoja skeletas. Tiesiai prie jo prisitvirtina raumenys ir sausgyslės, susitraukia, sulenkia sąnarius, darydami judesius. Taigi galime pakelti koją, pasukti galvą, atsisėsti ar ką nors laikyti ranka.
Be to, gyvūnų ir žmonių skeletas yra minkštųjų audinių ir organų apsauga. Pavyzdžiui, šonkauliai slepia po jais plaučius ir širdį, uždengdami juos nuo smūgių (žinoma, jei smūgiai nėra per stiprūs). Kaukolė neleidžia pažeisti gana trapių smegenų.
Kai kuriuose kauluose yra vienas iš svarbiausių organų – kaulų čiulpai. Žmonėms jis dalyvauja hematopoezės procesuose, formuodamas raudonuosius kraujo kūnelius. Taip pat susidaro leukocitai, b altieji kraujo kūneliai, atsakingi už organizmo imunitetą.
Kaip ir kada atsirado skeletas?
Gyvūnų skeletas ir visa raumenų ir kaulų sistema atsirado evoliucijos dėka. Remiantis visuotinai priimta versija, pirmieji organizmai, pasirodę Žemėje, neturėjo tokių sudėtingų pritaikymų. Ilgą laiką mūsų planetoje egzistavo minkšto kūno amebinės būtybės.
Tada planetos atmosferoje ir hidrosferoje deguonies buvo dešimt kartų mažiau. Kažkuriuo metu dujų dalis tapopadidinti, pradedant, kaip teigia mokslininkai, grandininė pokyčių reakcija. Taigi vandenyno mineralinėje sudėtyje padidėjo kalcitų ir aragonitų kiekis. Jie, savo ruožtu, kaupiasi gyvuose organizmuose, sudarydami kietas arba elastingas struktūras.
Ankstyviausi organizmai, turintys skeletą, buvo rasti Namibijos, Sibiro, Ispanijos ir kitų regionų kalkakmenio sluoksniuose. Jie gyveno pasaulio vandenynuose maždaug prieš 560 milijonų metų. Savo sandara organizmai priminė kempines su cilindriniu kūnu. Nuo jų radialiai nukrypo ilgi (iki 40 cm) kalcio karbonato spinduliai, kurie atliko skeleto vaidmenį.
Skeletų įvairovė
Gyvūnų pasaulyje yra trijų tipų skeletai: išorinis, vidinis ir skystas. Išorinis arba egzoskeletas nėra paslėptas po odos ar kitų audinių danga, bet visiškai arba iš dalies dengia gyvūno kūną iš išorės. Kokie gyvūnai turi išorinį skeletą? Jį turi voragyviai, vabzdžiai, vėžiagyviai ir kai kurie stuburiniai gyvūnai.
Kaip ir šarvai, jie daugiausia atlieka apsauginę funkciją, o kartais gali būti gyvo organizmo (vėžlio ar sraigės) prieglobstis. Toks skeletas turi reikšmingą trūkumą. Kartu su savininku neauga, todėl gyvūnas yra priverstas periodiškai jį numesti ir užsiauginti naują dangą. Kurį laiką kūnas praranda įprastą apsaugą ir tampa pažeidžiamas.
Endoskeletas yra vidinis gyvūnų skeletas. Jis padengtas mėsa ir oda. Jis turi sudėtingesnį dizainą, atlieka daugybę funkcijų ir augakartu su visu organizmu. Endoskeletas yra padalintas į ašinę dalį (stuburas, kaukolė, krūtinė) ir papildomą arba periferinę dalį (diržų galūnės ir kaulai).
Skystas arba hidrostatinis skeletas yra rečiausiai paplitęs. Jį turi medūzos, kirminai, jūros anemonai ir kt. Tai raumeninga sienelė, pripildyta skysčio. Skysčio slėgis palaiko kūno formą. Kai raumenys susitraukia, pasikeičia slėgis, todėl kūnas pradeda judėti.
Kokie gyvūnai neturi skeleto?
Įprasta prasme skeletas yra kaip tik vidinis kūno rėmas, kaulų ir kremzlių rinkinys, sudarantis kaukolę, galūnes ir stuburą. Tačiau yra nemažai organizmų, kurie šių dalių neturi, kai kurie iš jų net neturi konkrečios formos. Bet ar tai reiškia, kad jie apskritai neturi skeleto?
Jeanas Baptiste'as Lamarkas kažkada sujungė juos į didelę bestuburių grupę, tačiau, išskyrus stuburo nebuvimą, niekas daugiau šių gyvūnų vienija. Dabar žinoma, kad net vienaląsčiai organizmai turi skeletą.
Pavyzdžiui, radiolariuose jis susideda iš chitino, silicio arba stroncio sulfato ir yra ląstelės viduje. Koralai gali turėti hidrostatinį skeletą, vidinį b altymą arba išorinį kalkingą skeletą. Kirmėlėse, medūzose ir kai kuriuose moliuskuose jis yra hidrostatinis.
Daugelio moliuskų skeletas yra išorinis ir yra kiauto formos. Skirtingose rūšyse jo struktūra skiriasi. Paprastai jį sudaro trys sluoksniai, susidedantys iš b altymo konchiolino ir kalcio karbonato. Lukštai yra dvigeldžiai (midijos, austrės) ir spiraliniaisu garbanomis ir kartais karbonatinėmis adatomis bei spygliukais.
Nariuotakojai
Niariuotakojų tipas taip pat priklauso bestuburiams. Tai pati gausiausia gyvūnų grupė, kuriai priklauso vėžiagyviai, voragyviai, vabzdžiai, šimtakojai. Jų kūnas yra simetriškas, turi suporuotas galūnes ir padalintas į segmentus.
Pagal struktūrą gyvūnų skeletas yra išorinis. Jis dengia visą kūną odelės, kurioje yra chitino, pavidalu. Odelė yra kietas apvalkalas, apsaugantis kiekvieną gyvūno segmentą. Tankios jo sritys yra skleritai, sujungti judresnėmis ir lankstesnėmis membranomis.
Vabzdžių odelė stipri ir stora, susideda iš trijų sluoksnių. Paviršiuje susidaro plaukeliai (chaetai), spygliai, šereliai ir įvairios ataugos. Voragyvių odelė yra gana plona, po ja yra odos sluoksnis ir bazinės membranos. Be apsaugos, jis neleidžia gyvūnams prarasti drėgmės.
Sausumos krabai ir medinės utėlės neturi tankaus išorinio sluoksnio, kuris sulaikytų drėgmę organizme. Tik gyvenimo būdas gelbsti juos nuo išsausėjimo – gyvūnai nuolat ieško vietų, kuriose yra daug drėgmės.
Akordų skeletas
Akordas yra vidinis ašinis skeleto darinys, išilginė kūno kaulinio karkaso gija. Jis yra chordatuose, kurių yra daugiau nei 40 000 rūšių. Tai apima bestuburius, kurių notochordas yra tam tikrą laikotarpį vienoje iš vystymosi stadijų.
Apatiniuose grupės atstovuose (lansetai, ciklostomosir tam tikrų rūšių žuvys) notochordas išlieka visą gyvenimą. Lanceletuose jis yra tarp žarnyno ir nervinio vamzdelio. Jį sudaro skersinės raumenų plokštelės, kurias supa apvalkalas ir yra tarpusavyje sujungtos ataugomis. Susitraukia ir atpalaiduoja, jis veikia kaip hidrostatinis skeletas.
Ciklostomose notochordas yra tvirtesnis ir turi slankstelių užuomazgas. Jie neturi suporuotų galūnių, žandikaulių. Skeletą sudaro tik jungiamasis ir kremzlinis audinys. Iš jų susidaro gyvūno kaukolė, pelekų spinduliai ir ažūrinės žiaunų grotelės. Ciklostomų liežuvyje taip pat yra skeletas, organo viršuje yra dantis, su kuriuo gyvūnas neša grobį.
Stuburiniai
Aukštesniuose chordatų atstovuose ašinis virvelė virsta stuburu – atraminiu vidinio skeleto elementu. Tai lankstus stulpelis, susidedantis iš kaulų (slankstelių), kuriuos jungia diskai ir kremzlės. Paprastai jis yra padalintas į skyrius.
Stuburinių gyvūnų skeletų struktūra yra daug sudėtingesnė nei kitų chordatų ir, be to, bestuburių. Visiems grupės atstovams būdingas vidinio rėmo buvimas. Tobulėjant nervų sistemai ir smegenims, jie suformavo kaulo kaukolę. O stuburo išvaizda suteikė geresnę nugaros smegenų ir nervų apsaugą.
Suporuotos ir neporinės galūnės nukrypsta nuo stuburo. Neporinės yra uodegos ir pelekai, poriniai skirstomi į diržus (viršutinę ir apatinę) ir laisvųjų galūnių skeletą (pelekus arba penkių pirštų galūnes).
Žuvys
ŠiosStuburinių gyvūnų skeletas susideda iš dviejų dalių: kamieno ir uodegos. Rykliai, rajos ir chimeros neturi kaulinio audinio. Jų skeletas sudarytas iš lanksčios kremzlės, kuri kaupia kalkes ir laikui bėgant tampa kieta.
Likusi žuvis turi kaulų skeletą. Tarp slankstelių yra kremzliniai sluoksniai. Priekinėje dalyje iš jų tęsiasi šoniniai procesai, pereinantys į šonkaulius. Žuvies kaukolė, kitaip nei sausumos gyvūnų, turi daugiau nei keturiasdešimt judančių dalių.
Ryklę juosia puslankis nuo 3 iki 7 žiaunų lankų, tarp kurių yra žiaunų plyšiai. Išorėje jie sudaro žiaunas. Visos žuvys jų turi, tik vienose jos susidaro iš kremzlinio audinio, o kitose – iš kaulų.
Spinduliuotieji pelekų kaulai, sujungti membrana, nukrypsta nuo stuburo. Poriniai pelekai – krūtinės ir pilvo, neporiniai – analiniai, nugariniai, uodeginiai. Jų skaičius ir tipas skiriasi.
Varliagyviai ir ropliai
Varliagyviai turi gimdos kaklelio ir kryžkaulio dalis, kurios svyruoja nuo 7 iki 200 slankstelių. Kai kurie varliagyviai turi uodegos skyrių, kai kurie neturi uodegos, tačiau yra suporuotų galūnių. Jie juda šokinėdami, todėl užpakalinės galūnės yra pailgos.
Beuodegėms rūšims trūksta šonkaulių. Galvos mobilumą užtikrina kaklo slankstelis, pritvirtintas prie pakaušio. Krūtinės ląstos srityje atsiranda pečiai, dilbiai ir rankos. Dubenyje yra klubiniai, gaktos ir sėdmeniniai kaulai. Ir užpakalinės galūnės turi blauzdą, šlaunį, pėdą.
Roplių skeletas taip patturi šias dalis, tampa vis sudėtingesnė su penktuoju stuburo skyriumi - juosmeniu. Jie turi nuo 50 iki 435 slankstelių. Kaukolė labiau sukaulėjusi. Uodegos dalis visada yra, jos slanksteliai sumažėja iki galo.
Vėžlių išorinis skeletas yra stiprus keratino apvalkalas ir vidinis kaulo sluoksnis. Vėžlių nasrai neturi dantų. Gyvatės neturi krūtinkaulio, pečių ir dubens juostos, o šonkauliai yra pritvirtinti per visą stuburo ilgį, išskyrus uodegos dalį. Jų žandikauliai labai lankstūs, kad prarytų didelį grobį.
Paukščiai
Paukščių skeleto ypatybės daugiausia susijusios su jų gebėjimu skristi, kai kurios rūšys yra pritaikytos bėgimui, nardymui, laipiojimui šakomis ir vertikaliais paviršiais. Paukščiai turi penkias stuburo dalis. Gimdos kaklelio srities dalys yra judamai sujungtos, kitose srityse slanksteliai dažnai susilieja.
Jų kaulai yra lengvi, o kai kurie iš dalies užpildyti oru. Paukščių kaklas pailgas (10-15 slankstelių). Jų kaukolė pilna, be siūlių, priekyje su snapeliu. Snapo forma ir ilgis labai skiriasi ir yra susiję su gyvūnų maitinimosi būdu.
Pagrindinis skrydžio įtaisas yra kilis. Tai kaulinė atauga apatinėje krūtinkaulio dalyje, prie kurios prisitvirtina krūtinės raumenys. Kilis yra sukurtas skraidančių paukščių ir pingvinų. Su skrydžiu ar kasimu susijusių stuburinių (kurmių ir šikšnosparnių) skeleto struktūroje jo taip pat yra. Stručiai jo neturi, pelėda papūga.
Paukščių priekinės galūnės yra sparnai. Jie susidedaiš storo ir stipraus žastikaulio, išlenkto alkūnkaulio ir plono stipinkaulio. Kai kurie rankos kaulai yra susilieję. Visų, išskyrus stručius, dubens gaktos kaulai nesusilieja. Taip paukščiai gali dėti didelius kiaušinius.
Žinduoliai
Dabar yra apie 5500 žinduolių rūšių, įskaitant žmones. Visų klasės narių vidinis skeletas yra padalintas į penkias dalis ir apima kaukolę, stuburą, krūtinę, viršutinių ir apatinių galūnių diržus. Šarvuočiai turi egzoskeletą, sudarytą iš kelių skydų.
Žinduolių kaukolė yra didesnė, yra žandikaulis, antrinis kaulinis gomurys ir suporuotas būgninis kaulas, kurio nėra pas kitus gyvūnus. Viršutinį diržą daugiausia sudaro pečių ašmenys, raktikauliai, petys, dilbis ir plaštaka (nuo riešo, metakarpų, pirštų su pirštakauliais). Apatinis diržas susideda iš šlaunies, blauzdos, pėdos su liemens, padikaulio ir pirštų. Didžiausi skirtumai klasėje matomi būtent galūnių diržuose.
Šunims ir arkliniams trūksta menčių ir raktikaulių. Ruoniuose petys ir šlaunikaulis yra paslėpti kūno viduje, o penkių pirštų galūnės yra sujungtos membrana ir atrodo kaip plekšnės. Šikšnosparniai skraido kaip paukščiai. Jų pirštai (išskyrus vieną) yra labai pailgi ir sujungti odos tinkleliu ir sudaro sparną.
Kuo skiriasi žmogus?
Žmogaus skeletas turi tokias pat dalis kaip ir kitų žinduolių. Savo struktūra ji labiausiai panaši į šimpanzę. Tačiau, skirtingai nei jie, žmogaus kojos yra daug ilgesnės nei rankos. Visas kūnas yra orientuotasvertikaliai galva neišsikiša į priekį, kaip gyvūnų.
Kaukolės dalis struktūroje yra daug didesnė nei beždžionių. Žandikaulio aparatas, atvirkščiai, mažesnis ir trumpesnis, sumažėjusios iltys, dantys padengti apsauginiu emaliu. Asmuo turi smakrą, kaukolė suapvalinta, neturi ištisinių antakių raukšlių.
Neturime uodegos. Jo neišsivysčiusiam variantui atstovauja 4-5 slankstelių uodegikaulis. Skirtingai nuo žinduolių, krūtinė ne iš abiejų pusių suplota, o išsiplėtusi. Nykštis yra priešais likusią dalį, plaštaka judamai prijungta prie riešo.
