هيكل عظمي مائي: الخصائص والأمثلة - مادة الاحياء - 2026

A hydroskeleton يتكون أو الهيدروليكي هيكل عظمي لتجويف المملوءة بالسائل الذي يحيط الهياكل العضلات ويقدم الدعم للجسم من الحيوانات. يشارك الهيكل الهيدروستاتيكي في الحركة ، مما يمنح الحيوان مجموعة واسعة من الحركات.

من الشائع في اللافقاريات التي تفتقر إلى الهياكل الصلبة التي تسمح بدعم الجسم ، مثل ديدان الأرض ، وبعض الاورام الحميدة ، وشقائق النعمان ، ونجم البحر ، وشوكيات الجلد الأخرى. في مكانها ، هناك هياكل عظمية هيدروستاتيكية.

المصدر: بقلم روب هيل ، من ويكيميديا ​​كومنز ، تعمل بعض الهياكل المحددة في الحيوانات بواسطة هذه الآلية ، مثل قضيب الثدييات والسلاحف ، وأرجل العناكب.

في المقابل ، هناك هياكل تستخدم آلية الهيكل العظمي الهيدروستاتيكي ولكنها تفتقر إلى التجويف المملوء بالسوائل ، مثل أطراف رأسيات الأرجل ولسان الثدييات وجذع الأفيال.

من بين الوظائف الأكثر بروزًا للهياكل العظمية الهيدروستاتية هو الدعم والحركة ، حيث إنه مضاد للعضلات ويساعد في تضخيم القوة في تقلص العضلات.

تعتمد وظيفة الهيكل الهيدروستاتيكي على الحفاظ على حجم ثابت والضغط الذي يولده - أي أن السائل الذي يملأ التجويف غير قابل للضغط.

مميزات

تتطلب الحيوانات هياكل متخصصة للدعم والحركة. لهذا ، هناك مجموعة متنوعة من الهياكل العظمية التي توفر مضادًا للعضلات ، وتنقل قوة الانكماش.

ومع ذلك ، فإن مصطلح "الهيكل العظمي" يتجاوز الهياكل العظمية النموذجية للفقاريات أو الهياكل العظمية الخارجية للمفصليات.

يمكن أن تلبي المادة السائلة أيضًا متطلبات الدعم باستخدام الضغط الداخلي ، وتشكيل الهيكل المائي ، الموزع على نطاق واسع في سلالة اللافقاريات.

يتكون الهيكل المائي من تجويف أو تجاويف مغلقة مملوءة بالسوائل التي تستخدم آلية هيدروليكية ، حيث يترجم تقلص العضلات إلى حركة السائل من منطقة إلى أخرى ، وتعمل على آلية انتقال النبضات - مضاد العضلات.

السمة الميكانيكية الحيوية الأساسية للهياكل المائية هي ثبات الحجم الذي تشكله. يجب أن يكون لهذا القدرة على الضغط عند تطبيق الضغوط الفسيولوجية. هذا المبدأ هو أساس وظيفة النظام.

آلية الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية

يتم ترتيب نظام الدعم مكانيًا على النحو التالي: يحيط الجهاز العضلي بتجويف مركزي مملوء بالسوائل.

يمكن أيضًا ترتيبه بطريقة ثلاثية الأبعاد مع سلسلة من ألياف العضلات التي تشكل كتلة صلبة من العضلات ، أو في شبكة عضلية تمر عبر مساحات مليئة بالسوائل والنسيج الضام.

ومع ذلك ، فإن الحدود بين هذه الترتيبات غير محددة جيدًا ونجد الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية التي تقدم خصائص وسيطة. على الرغم من وجود تنوع كبير في الهياكل المائية لللافقاريات ، إلا أنها تعمل وفقًا لنفس المبادئ الفيزيائية.

الجهاز العضلي

الترتيبات العامة الثلاثة للعضلات: دائرية أو عرضية أو نصف قطرية. العضلة الدائرية هي طبقة متصلة يتم ترتيبها حول محيط الجسم أو العضو المعني.

تتضمن العضلات المستعرضة أليافًا تقع بشكل عمودي على أطول محور في الهياكل ويمكن توجيهها أفقيًا أو رأسيًا - في الأجسام ذات الاتجاه الثابت ، تكون الألياف الرأسية التقليدية هي الظهر البطني والألياف الأفقية مستعرضة.

من ناحية أخرى ، تشتمل العضلات الشعاعية على ألياف متعامدة مع المحور الأطول من المحور المركزي باتجاه محيط الهيكل.

معظم ألياف العضلات في الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية مخططة بشكل غير مباشر ولديها القدرة على "التمدد الفائق".

أنواع الحركات المسموح بها

تدعم الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية أربعة أنواع من الحركة: الاستطالة ، والتقصير ، والانحناء ، والالتواء. عندما ينخفض ​​تقلص العضلات ، فإن مساحة الحجم ثابتة ، يحدث استطالة في الهيكل.

يحدث الاستطالة عندما تنقبض أي من العضلات ، عمودية أو أفقية ، مع الحفاظ على النغمة نحو الاتجاه. في الواقع ، تعتمد العملية الكاملة للنظام على ضغط السائل الداخلي.

تخيل أسطوانة ذات حجم ثابت بطول أولي. إذا قللنا القطر عن طريق تقلص العضلات الدائرية أو المستعرضة أو الشعاعية ، يتم شد الأسطوانة إلى الجانبين بسبب زيادة الضغط التي تحدث داخل الهيكل.

في المقابل ، إذا قمنا بزيادة القطر ، فإن الهيكل يقصر. يرتبط التقصير بانقباض العضلات بترتيبات طولية. هذه الآلية ضرورية للأعضاء الهيدروستاتيكية ، مثل لسان معظم الفقاريات.

على سبيل المثال ، في مخالب رأسيات الأرجل (التي تستخدم نوعًا من الهيكل العظمي الهيدروستاتيكي) ، تتطلب فقط انخفاضًا بنسبة 25٪ في القطر لزيادة الطول بنسبة 80٪.

أمثلة على الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية

الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية منتشرة على نطاق واسع في المملكة الحيوانية. على الرغم من شيوعها في اللافقاريات ، إلا أن بعض أعضاء الفقاريات تعمل على نفس المبدأ. في الواقع ، لا تقتصر الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية على الحيوانات ، حيث تستخدم بعض الأنظمة العشبية هذه الآلية.

تتراوح الأمثلة من خاصية الحبل الظهري للنافورات البحرية ، والرأسيات ، واليرقات ، والأسماك البالغة ، إلى يرقات الحشرات والقشريات. بعد ذلك سوف نصف أفضل مثالين معروفين: الزوائد اللحمية والديدان

الاورام الحميدة

شقائق النعمان هي المثال الكلاسيكي للحيوانات التي لديها هيكل عظمي هيدروستاتيكي. يتكون جسم هذا الحيوان من عمود مجوف مغلق عند القاعدة مع قرص فموي في الجزء العلوي المحيط بفتحة الفم. الجهاز العضلي هو في الأساس ما تم وصفه في القسم السابق.

يدخل الماء من خلال تجويف الفم ، وعندما يغلقه الحيوان يظل الحجم الداخلي ثابتًا. وبالتالي ، فإن الانكماش الذي يقلل قطر الجسم يزيد من ارتفاع شقائق النعمان. وبنفس الطريقة عندما يمتد شقائق النعمان العضلات الدائرية تتسع ويقل ارتفاعها.

حيوانات على شكل دودة (دودة)

نفس النظام ينطبق على ديدان الأرض. تسمح هذه السلسلة من الحركات التمعجية (إطالة وتقصير الأحداث) للحيوان بالتحرك.

تتميز هذه الحلقات بتقسيم اللولب إلى شرائح لمنع السوائل من جزء واحد من الدخول إلى الآخر ، ويعمل كل واحد بشكل مستقل.

المراجع

1. بارنز ، آر دي (1983). علم الحيوان اللافقاري. أمريكا.
2. Brusca، RC، & Brusca، GJ (2005). اللافقاريات. ماكجرو هيل.
3. الفرنسية ، K. ، Randall ، D. ، & Burggren ، W. (1998). إيكرت. فسيولوجيا الحيوان: الآليات والتكيفات. ماكجرو هيل.
4. هيكمان ، سي بي ، روبرتس ، إل إس ، لارسون ، إيه ، أوبر ، دبليو سي ، وجاريسون سي (2001). المبادئ المتكاملة لعلم الحيوان (المجلد 15). ماكجرو هيل.
5. إيروين ، دكتوراه في الطب ، ستونر ، جي بي ، وكوبو ، آم (محرران). (2013). Zookeeping: مقدمة في العلم والتكنولوجيا. مطبعة جامعة شيكاغو.
6. كير ، دبليو إم (2012). تنوع الهياكل العظمية الهيدروستاتيكية. مجلة البيولوجيا التجريبية ، 215 (8) ، 1247-1257.
7. مارشال ، إيه جيه ، وليامز ، دبليو دي (1985). علم الحيوان. اللافقاريات (المجلد 1). أنا عكس.
8. روسلينبرويتش ، ب. (2014). حول أصل الاستقلالية: نظرة جديدة على التحولات الرئيسية في التطور (المجلد 5). Springer Science & Business Media.
9. Starr ، C. ، Taggart ، R. ، & Evers ، C. (2012). المجلد 5 - هيكل الحيوان والوظيفة سينجاج ليرنينج.