Какая разновидность одноклеточных имеет наружный скелет из хитина: Какая разновидность одноклеточных имеет наружный скелет из хитиноподобного вещества?

Содержание

общая краткая характеристика, описание и фото

Скелеты разных животных отличаются друг от друга. Их строение во многом зависит от места обитания и образа жизни конкретного организма. Что общего в скелете животных? Какие различия существуют? Чем отличается скелет человека от строения других млекопитающих?

Скелет – опора организма

Твердая и упругая структура из костей, хрящей и связок в теле человека и животных называется скелетом. Вместе с мышцами и сухожилиями он образует опорно-двигательную систему, благодаря которой живые существа могут перемещаться в пространстве.

Преимущественно он включает в себя кости и хрящи. В наиболее подвижной части они соединены суставами и сухожилиями, формируя единое целое. Твердый «каркас» организма не всегда состоит из костной и хрящевой ткани, иногда его образует хитин, кератин или даже известняк.

Удивительной составляющей тела являются кости. Они очень прочные и жесткие, способны выдерживать огромные нагрузки, но при этом остаются легкими. В молодом организме кости упругие, и со временем становятся более хрупкими и ломкими.

Скелет животных является своеобразной «кладовой» минеральных веществ. Если организм испытывает их недостаток, то баланс нужных элементов пополняется из костей. Кости состоят из воды, жира, органических веществ (полисахаридов, коллагена), а также солей кальция, натрия, фосфора, магния. Точный химический состав зависит от питания конкретного организма.

Значение скелета

Тело людей и животных — это оболочка, внутри которой находятся внутренние органы. Форму этой оболочке придает скелет. Мышцы и сухожилия крепятся прямо к нему, сокращаясь, они сгибают суставы, осуществляя движение. Так, мы можем поднять ногу, повернуть голову, сесть или держать что-нибудь рукой.

Кроме того, скелет животных и человека служит защитой для мягких тканей и органов. Например, ребра скрывают под собой легкие и сердце, закрывая их от ударов (конечно, если удары не слишком мощные). Череп предотвращает от повреждений довольно хрупкий мозг.

Некоторые кости содержат в себе один из важнейших органов — костный мозг. У человека он участвует в процессах кроветворения, формируя эритроциты. Он также образует лейкоциты – белые кровяные тельца, которые отвечают за иммунитет организма.

Как и когда возник скелет?

Скелет животных и весь опорно-двигательный аппарат возникли благодаря эволюции. Согласно общепринятой версии, первые организмы, появившиеся на Земле, не имели таких сложных приспособлений. Долгое время на нашей планете существовали амебные мягкотелые существа.

Тогда в атмосфере и гидросфере планеты было в десятки раз меньше кислорода. В какой-то период доля газа стала возрастать, запустив, как предполагают ученые, цепную реакцию изменений. Так, в минеральном составе океана увеличилось количество кальцитов и арагонитов. Они, в свою очередь, накапливались в живых организмах, образуя твердые или упругие структуры.

Наиболее ранние организмы, которые обладали скелетом, были найдены в толщах известняковых пород в Намибии, Сибири, Испании и других регионах. Они населяли мировой океан примерно 560 миллионов лет назад. По своему строению организмы напоминали губок с цилиндрообразным телом. Радиально от них отходили длинные лучи (до 40 см) из карбоната кальция, которые и исполняли роль скелета.

Разновидности скелетов

В животном мире выделяют три типа скелета: наружный, внутренний и жидкостный. Внешний или экзоскелет не спрятан под покровом кожи или других тканей, а полностью или частично покрывает тело животного снаружи. У каких животных наружный скелет? Им обладают паукообразные, насекомые, ракообразные, а также некоторые позвоночные.

Словно доспехи, он выполняет в основном защитную функцию, а иногда может служить убежищем для живого организма (панцирь черепах или улиток). Такой скелет имеет значительный недостаток. Он не растет вместе с хозяином, отчего животное вынуждено периодически сбрасывать его и отращивать новый покров. На какой-то период организм лишается привычной защиты и становится уязвимым.

Эндоскелет – это внутренний скелет животных. Он обтянут мясом и кожей. Он имеет более сложную конструкцию, выполняет множество функций и растет одновременно со всем организмом. Эндоскелет разделяется на осевую часть (позвоночник, череп, грудная клетка) и добавочную или периферийную (конечности и кости поясов).

Жидкостный, или гидростатический скелет распространен меньше всего. Им обладают медузы, черви, актинии и т. д. Он представляет собой мышечные стенки, заполненные жидкостью. Давление жидкости поддерживает форму организма. При сокращении мышц давление изменяется, что приводит организм в движение.

У каких животных нет скелета?

В привычном понимании скелет – это именно внутренний каркас тела, совокупность костей и хрящей, формирующих череп, конечности, позвоночник. Однако существует целый ряд организмов, которые не обладают этими частями, у некоторых из них даже нет определенной формы. Но означает ли это, что они не имеют скелета вообще?

Жан Батист Ламарк когда-то объединил их в большую группу беспозвоночных, но кроме отсутствия позвоночника, этих животных больше ничего не объединяет. В настоящее время известно, что даже одноклеточные организмы имеют скелет.

Например, у радиолярии он состоит из хитина, кремния или сернокислого стронция и находится внутри клетки. У кораллов скелет может быть гидростатический, внутренний белковый или внешний известняковый. У червей, медуз и некоторых моллюсков он гидростатический.

У ряда моллюсков скелет наружный и имеет форму раковины. У различных видов её строение отличается. Как правило, она включает три слоя, состоящих из белка конхиолина и карбоната кальция. Раковины бывают двустворчатые (мидии, устрицы) и спиральные с завитками, а иногда карбонатными иглами и шипами.

Членистоногие

Тип членистоногих тоже относится к беспозвоночным. Это наиболее многочисленная группа животных, которая объединяет ракообразных, паукообразных, насекомых, многоножек. Их тело симметрично, имеет парные конечности и разделено на сегменты.

По строению скелет животных – наружный. Он покрывает все тело в виде кутикулы, содержащей хитин. Кутикула является твердым панцирем, защищающим каждый сегмент животного. Её плотные участки склериты, соединены между собой более подвижными и гибкими мембранами.

У насекомых кутикула прочная и толстая, состоит из трех слоев. На поверхности она образует волоски (хеты), шипы, щетинки и различные выросты. У паукообразных кутикула относительно тонкая и содержит под собой кожный слой и базальные мембраны. Помимо защиты, он предохраняет животных от потери влаги.

У сухопутных крабов и мокриц нет внешнего плотно слоя, который сохраняет влагу в теле. От пересыхания их спасает только образ жизни – животные постоянно стремятся к местам с повышенной влажностью.

Скелет хордовых животных

Хорда – внутреннее осевое скелетное образование, продольный тяж костного каркаса тела. Присутствует у хордовых животных, которых насчитывается более 40 000 видов. В их число входят и беспозвоночные, у которых хорда присутствует некоторый период в одной из стадий развития.

У низших представителей группы (ланцетников, круглоротых и отдельных видов рыб) хорда сохраняется на протяжении всей жизни. У ланцетников она находится между кишечником и нервной трубкой. Она состоит из поперечных мышечных пластинок, которые окружены оболочкой и соединяются между собой выростами. Сокращаясь и расслабляясь, она работает подобно гидростатическому скелету.

У круглоротых хорда более твердая и обладает зачатками позвонков. У них нет парных конечностей, челюстей. Скелет образован только соединительной и хрящевой тканью. Из них и сформирован череп, лучи плавников и ажурная решетка жабр животного. Язык круглоротых тоже имеет скелет, на вершине органа расположен зуб, которым животное пробуравливает добычу.

Позвоночные

У высших представителей хордовых осевой тяж превращается в позвоночник – несущий элемент внутреннего скелета. Он представляет собой гибкий столб, состоящий из костей (позвонков), которые соединены дисками и хрящами. Как правило, его разделяют на отделы.

Строение скелетов позвоночных животных значительно усложнено, по сравнению с остальными хордовыми и, тем более, с беспозвоночными. Для всех представителей группы характерно наличие внутреннего каркаса. С развитием нервной системы и головного мозга у них сформировалась костная черепная коробка. А появление позвоночника обеспечило лучшую защиту спинного мозга и нервов.

От позвоночника отходят парные и непарные конечности. Непарные представляют собой хвосты и плавники, парные делятся на пояса (верхний и нижний) и скелет свободных конечностей (плавники или пятипалые конечности).

Рыбы

У этих позвоночных животных скелет состоит из двух отделов: туловищного и хвостового. Акулы, скаты и химеры не имеют костной ткани. Их скелет сложен из гибких хрящей, которые со временем накапливают известь и становятся тверже.

У остальных рыб скелет костный. Хрящевые прослойки находятся между позвонками. В передней части от них отходят боковые отростки, переходящие в ребра. Череп рыб, в отличие от наземных животных, имеет больше сорока подвижных элементов.

Глотку полукольцом окружает от 3 до 7 жаберных дуг, между которыми расположены жаберные щели. С внешней стороны они образуют жабры. Они есть у всех рыб, только у одних образуются хрящевой тканью, а у других – костной.

От позвоночника отходят лучевые кости плавников, соединенных перепонкой. Парные плавники – грудные и брюшные, непарные – анальные, спинные, хвостовые. Их число и вид варьируются.

Земноводные и пресмыкающиеся

У земноводных появляется шейный и крестцовый отделы, которые составляют от 7 до 200 позвонков. Часть земноводных обладает хвостовым отделом, у некоторых хвоста нет, зато имеются парные конечности. Они перемещаются прыжками, поэтому задние конечности удлинены.

У бесхвостых видов отсутствуют ребра. Подвижность головы обеспечивает шейный позвонок, который прикрепляется к затылку. В грудном отделе появляются лопатки, ключица, плечи, предплечья и кисти. В тазовом отделе есть подвздошные, лобковые и седалищные кости. А у задних конечностей есть голень, бедро, стопа.

Скелет пресмыкающихся тоже имеет эти части, усложняясь пятым отделом позвоночника – поясничным. У них от 50 до 435 позвонков. Череп более окостеневший. Хвостовой отдел обязательно присутствует, его позвонки уменьшаются к концу.

У черепах есть экзоскелет в виде прочного панциря из кератина и внутреннего костного слоя. Челюсти черепах лишены зубов. У змей нет грудины, плечевого и тазового пояса, а ребра присоединены по всей длине позвоночника, кроме хвостового отдела. Их челюсти соединены очень подвижно, чтобы заглатывать крупную добычу.

Птицы

Особенности скелета птиц во многом связаны с их умением летать, у некоторых видов есть приспособления к бегу, нырянию, лазанию по ветвям и вертикальным поверхностям. У птиц пять отделов позвоночника. Части шейного отдела соединены подвижно, в остальных отделах позвонки часто сросшиеся.

Их кости легкие, а некоторые частично заполнены воздухом. Шея птиц удлинена (10-15 позвонков). Их череп целостный, без швов, в передней части имеет клюв. Форма и длина клюва сильно отличаются и связаны со способом питания животных.

Главным приспособлением для полета является киль. Это костный вырост в нижней части грудины, к которому прикрепляются грудные мышцы. Киль развит у летающих птиц и пингвинов. В строении скелета позвоночных животных, связанных с полетом или рытьем (кроты и летучие мыши), он тоже присутствует. Его нет у страусов, совиного попугая.

Передние конечности птиц – крылья. Они состоят из толстой и сильной плечевой кости, изогнутой локтевой и тонкой лучевой. В кисти некоторые кости срослись между собой. У всех, кроме страусов, тазовые лобковые кости не срастаются друг с другом. Так птицы могут откладывать крупные яйца.

Млекопитающие

Сейчас существует около 5 500 видов млекопитающих, в число которых входит и человек. У всех представителей класса внутренний скелет делится на пять отделов и включает череп, позвоночный столб, грудную клетку, пояса верхних и нижних конечностей. У броненосцев есть экзоскелет в виде панциря из нескольких щитков.

Черепная коробка млекопитающих более крупная, есть скуловая кость, вторичное костное нёбо и парная барабанная кость, чего нет у других животных. Верхний пояс, преимущественно включает лопатки, ключицы, плечо, предплечье и кисть (из запястья, пясти, пальцев с фалангами). Нижний пояс состоит из бедра, голени, стопы с предплюсной, плюсной и пальцами. Наибольшие различия внутри класса видны именно в поясах конечностей.

У собак и непарнокопытных нет лопаток и ключиц. У тюленей плечевой и бедренный отдел спрятаны внутри тела, а пятипалые конечности соединены перепонкой и похожи на ласты. Рукокрылые летают как птицы. Их пальцы рук (кроме одного) сильно удлинены и соединены перепонкой из кожи, образуя крыло.

Чем отличается человек

Скелет человека имеет те же отделы, что и других млекопитающих. По строению он больше всего схож с шимпанзе. Но, в отличие от них, ноги человека гораздо длиннее рук. Все тело ориентировано вертикально, голова не выпирает вперед, как у животных.

Доля черепа в строении гораздо больше, чем у обезьян. Челюстной аппарат, наоборот, меньше и короче, клыки уменьшены, зубы покрыты защитной эмалью. У человека есть подбородок, череп округленный, не имеет сплошных надбровных дуг.

У нас нет хвоста. Его недоразвитый вариант представлен копчиком из 4-5 позвонков. В отличие от млекопитающих, грудная клетка не сплюснута с двух сторон, а расширена. Большой палец противопоставлен остальным, кисть подвижно соединяется с запястьем.

Органы движения у беспозвоночных и позвоночных

Цели обучения
Сравнивать органы движения у беспозвоночных и
позвоночных;
Критерий успеха
— сравнивают органы движения у беспозвоночных и
позвоночных;
-описывают характерные особенности гидростатического
скелета, внешнего и внутреннего скелетов животных;
ТЕРМИНОЛОГИЯ
Русский
Казахский
Еnglish
Скелет
Қаңқа
Skeleton
Наружный
(экзоселет)
Внутренний
(эндоскелет)
Сыртқы қаңқа
Outdoor
(exoskeleton)
Internal
(endoskeleton)
Гидростатический
(гидроскелет)
Гидростатикалық
қаңқа
Hydrostatic
(hydrostatic
skeleton)
Хитин
Хитин
Chitin
Ішкі қаңқа
• Локомо́ция (фр. locomotion «передвижение»
от лат. locō mōtiō «движение с места») —
перемещение животных (в том числе
человека) в пространстве (в водной среде,
воздушной среде, по твердой поверхности, в
плотной среде), обусловленное их активными
действиями. Локомоция играет важную роль в
жизни животных: в отличие от большинства
растений, они могут передвигаться для поиска
пищи или для спасения от хищников.
Движение амёбы
Планария
Высшие животные

7. Реактивное движение


Морской гребешок – резко
сближает створки раковины
Кальмар – выталкивает струю воды
из полости тела

8. Движение с помощью мышц

СКЕЛЕТ
НАРУЖНЫЙ
(экзоскелет)
ВНУТРЕННИЙ
(эндоскелет)
ГИДРОСКЕЛЕТ
ТВЕРДЫЙ

16. «Ступеньки» в изучении эволюции ОДС (от одной систематической группы животных к другой)

*одноклеточные –
многоклеточные
*беспозвоночные – хордовые
*бесчерепные – позвоночные
*разные систематические
группы позвоночных –
рыбы, земноводные,
пресмыкающиеся,
птицы, млекопитающие

17.

Простейшие (амеба, эвглена, инфузория)

18. Кишечнополостные

19. Черви (Плоские, Круглые, Кольчатые)

20. Моллюски

21. Членистоногие (Ракообразные, Паукообразные, Насекомые)

скелетные иглы (радиолярия)
•У животных различают внутренний, наружный и гидростатический
скелеты.
• Внутренний скелет имеют радиолярии. Он представлен скелетными
иглами, состоящими из кремнезёма или сернокислого стронция.
• Таким образом, скелет радиолярий выполняет двоякую роль:
защищает тело животного от повреждения и способствует
передвижению в толще воды.
Внутренний известковый скелет имеется у
колониальных коралловых полипов. Он состоит из
известковых игл, которые каждый отдельный
полип формирует из солей морской воды
ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ СКЕЛЕТ
(дождевой червь)
•У кольчатых червей в полости тела имеется полостная
жидкость, которая оказывает давление на мышцы животного,
соединённые с кожными покровами.
• Полостная жидкость и мускулатура образуют
гидростатический скелет мягкотелых животных, который
сохраняет форму их тела и обеспечивает передвижение.
Гидростатический скелет
(или гидроскелет)
система поддержания формы тела (иногда также и движения)
некоторых животных, основанная на сжатии полостной
жидкости путём сокращения мышечных волокон.
Наличие гидроскелета характерно для мягкотелых животных
червей
актиний
медуз
Сосредоточенная внутри мышечных стенок полостная
жидкость оказывает давление на мышцы. Давление полостной
жидкости и вызываемое им сокращение мышц, в свою
очередь, способствуют поддержанию формы тела животного.

26. Наружный скелет

• твердые части, одевающие тело животного и
служащие для защиты его и для прикрепления
мускулов. Они могут представлять собой
наружное выделение кожи (например, хитиновый
скелет членистоногих) или развиваться в самой
толще кожи (например, Н. скелет иглокожих).
Наружный скелет имеют
членистоногие.
• Он вырабатывается клетками кожи
и состоит из полисахарида хитина,
поэтому его называют хитиновым
покровом.

• Хитин может затвердевать,
например, при пропитывании
известью, как у раков и крабов.
Вследствие этого появляется
необходимость линек, когда старый
хитиновый покров, ставший тесным
для выросшего животного,
растрескивается по швам и
сбрасывается
• В участках наружного скелета
членистоногих, хитиновый покров
мягкий.
• Отделы конечностей соединены друг с
другом при помощи этих сочленений
подвижно, подобно рычагам.
• Их движение обеспечивают мышцы,
которые прикрепляются к хитиновому
покрову изнутри.
• Снаружи хитиновый покров имеет
водонепроницаемый воскоподобный
слой, предохраняющий тело наземных
членистоногих от потери воды.
• Таким образом, наружный скелет
членистоногих, представленный
хитиновым покровом, выполняет
функции опоры и защиты внутренних
органов.
1 — хитиновый покров
2 — мышцы

29. Внутренний скелет

• К внутреннему скелету изнутри крепятся
мышцы и он служит для опоры и движения.
Он может быть хрящевым, хряще-костным
или костным. Представлен внутренний
скелет, как правило, черепом,
позвоночником, конечностями и их
поясами, которые крепят их к
позвоночнику.

30. Каковы достоинства и недостатки наружного скелета? Каковы преимущества внутреннего скелета?

Наружный скелет
Внутренний скелет
прочность
растет вместе с животным
прикрепление мышц и
обеспечение передвижения
постоянно выполняет защитную
функцию
освоение новых способов
не ограничивает размеры тела
перемещения (прыжки, полет) и
расселения
увеличивает скорость перемещения
тела за счет большей
специализации отдельных мышц и
их групп

32. Низшие хордовые (ланцетник)

Расположение систем органов у
беспозвоночных и позвоночных животных.
Обозначения:
К – кровеносная система,
Н – нервная система,
Х – хорда;
О – пищеварительная система
Вывод из таблицы
У беспозвоночных животных скелет был наружным и защищал одинаково
все стороны организма. У хордовых животных произошло смещение
скелета внутрь, для облегчения тела при увеличении его размеров. И
нервная система, требующая надежной защиты, оказалась смещенной
ближе к скелету, а значит на спинную сторону. Защита всех остальных
органов осуществляется мышечной системой и у большинства хордовых
костной системой.

34. Позвоночные (Рыбы)

35. Позвоночные (Земноводные)

36. Позвоночные (Пресмыкающиеся) Ящерица

37. Позвоночные (Птицы)

38. Особенности скелета птиц, связанные с полетом

пряжка,
строение
кисти
челюсти
без зубов
спинная кость
и сложный
крестец
длинная шея
вилочка
киль на грудине
сросшиеся
кости
хвостового
отдела
Легкий череп,
цевка
много полых костей

39. Позвоночные (Млекопитающие)

40. Основные направления эволюции скелета позвоночных


дифференцировка
позвоночника
подвижное соединение
шейных позвонков
• появление и развитие
грудной клетки
• дифференцировка черепа
на мозговой и лицевой отделы,
развитие мозгового отдела
• появление и развитие парных
передних и задних конечностей
и их поясов – плечевого и тазового
появление и развитие
частных приспособлений
в связи с полетом у птиц и т. п.
(G) Распределите организмы по набору карточек на беспозвоночных и
позвоночных. Опишите органы движения предложенных живых
организмов и заполните сравнительную таблицу:
Тип скелета
Органы движения
Гидростатический
скелет
Внутренний скелет
Внешний скелет
Представители
1
2
3
4
Таблица оценки и самооценки
Работа на уроке
Фамилия:
За работу задание № 1,2 За терминологию – 2 балла
Делал(а) выводы – 2 балла
Публично выступал(а) – 3 балла
Отвечал(а) на вопросы (жетон) – 1 балл
Участвовал(а) в групповой работе – 1 балл
Был(а) инициатором в группе – 3 балл
Итого:
Цели обучения:
Сравнивать органы движения у беспозвоночных и
позвоночных;

47. Домашнее задание

• понаблюдать за способами передвижения
своих домашних животных
(аквариумных рыб и моллюсков, черепах, птиц, хомяков, кошек,
собак… а, может быть, и тараканов, моли…)
• Написать отчет о типах скелет животных и
способах их передвижения

§37.

Опорно-двигательная система

В разделе на вопрос у каких животных наружный скелет заданный автором Ёалим джигунов лучший ответ это Экзоскелет — внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных.
Экзоскелет характерен для большинства беспозвоночных, у которых он представлен в виде раковины (многие простейшие, моллюски) или кутикулы (хитиновый панцирь членистоногих) . Характерной особенностью этих образований является то, что они не содержат клеточных элементов.
У каких животных скелет снаружи?

У многих мелких животных очень твердая кожа, которую называют наружным скелетом. Он выполняет те же функции, что и скелет внутрений, то есть защищает тело и поддерживает его форму.

У насекомых, пауков, скорпионов и многоножек скелет находится не внутри, а снаружи.
У омаров, крабов, некоторых жуков очень твердый наружный скелет. Этот жесткий панцирь защищает от врагов-хищников.
Взрослея, беспозвоночное животное сбрасывает старый наружный скелет и отращивает новый-побольше.

Когда звучит слово «скелет», нам обычно сразу представляется голый череп и позвоночник, соединенные множеством различных костей. Он действительно такой, но далеко не у всех организмов нашей планеты. Многие животные обладают наружным скелетом. Как он выглядит и какие функции выполняет, вы узнаете далее.

Что такое наружный скелет?

Мышцы, связки и скелет вместе образуют опорно-двигательный аппарат организма. Благодаря им происходят все, даже наименьшие по усилию движения. Скелет в этой системе играет пассивную роль. Это каркас, который служит опорой для мышц и защитой для внутренних органов.

Он бывает:

  • внутренний;
  • внешний;
  • гидростатический.

Наименее распространен гидростатический скелет. Он лишен твердых частей и свойственен только мягкотелым медузам, червям и актиниям. Внутренний, или эндоскелет есть у всех Он состоит из костей и хрящей, полностью обтянут тканями организма.

Наружный скелет характерен в основном для беспозвоночных, но может присутствовать и у позвоночных. Он не прячется внутри тела, а полностью или частично покрывает его сверху. Экзоскелет состоит из различных органических и неорганических соединений, например, хитина, кератина, известняка и т.д.

Не все организмы обладают только одним видом «каркаса». Некоторые виды имеют и внутренний, и наружный скелеты. К таким животным относятся черепахи и броненосцы.

Полипы

Полипы — одни из самых «ленивых» существ на планете. Они предпочли практически не двигаться самостоятельно, а жить, вцепившись за морское дно, словно растения. Твердого скелета не имеют только актинии. У остальных он представлен белком (горгонарии, чёрные кораллы) или известью (мадрепоровые).

Известковый наружный скелет обычно называют кораллом. В его мелких отверстиях находятся сами полипы, связанные друг с другом мембраной из живых тканей. Животные формируют целые многочисленные колонии. Вместе их экзоскелеты образуют «подводный лес» или рифы, на которых размещаются целые острова.

Основная часть рифов расположена в водах Юго-Восточной Азии. Самой крупной колонией в мире является Большой Барьерный риф в Австралии. Он тянется на 2500 километров и держит на себе больше 900 островов.

Моллюски

Моллюски обладают одним из самых красивых и разнообразных наружных скелетов. Науке известно около двухсот тысяч видов этих животных, у каждого из которых свое строение. Экзоскелет большинства моллюсков представлен раковиной. В её состав может входить арагонит или конхиолин с примесями кальцита, ватерита, углекислого кальция и карбоната кальция.

Часть животных обладает спиралевидной раковиной, завитки которой закручиваются по кругу (улитки) или в виде конуса (лестничный эпитониум). На широком конце находится отверстие — устье. Оно бывает узким и широким, овальным, круглым или в виде длинной щели.

У ципреи или ужовок каждый новый завиток перекрывает предыдущий, отчего спираль плохо различима, и создаётся впечатление, что её нет вовсе. А вот у двустворчатых её действительно нет. Их раковина состоит из двух выпуклых симметричных частей, которые открываются и закрываются, как шкатулка.

Скелеты моллюсков, как правило, не гладкие. Они покрыты микроскопичными чешуйками, бороздами и выпуклостями. У отдельных видов от раковин отходят колючки, кили, гребни и пластины из вариаций карбоната кальция.

Членистоногие

Тип членистоногих включает ракообразных, насекомых, паукообразных и многоножек. Их тело имеет четкую форму и разделено на сегменты. В связи с этим наружный скелет членистоногих сильно отличается от покровов кораллов и моллюсков.

Каждый сегмент их тела обволакивают прочные кутикулы (склериты) из хитина и других примесей, которые соединяются между собой упругими и гибкими мембранами, обеспечивая подвижность животному.

У насекомых прочная, но эластичная кутикула представляет внешний слой скелета. Под ней находится слой гиподермы и базальные мембраны. Она состоит из жиробелковых комплексов, которые не дают организму животных пересыхать.

У ракообразных кутикула более прочная и пропитана известью, которой со временем становится все больше. У некоторых видов скелет может быть прозрачным и мягким.

Кутикула содержит в себе пигменты, которые придают животным разнообразную окраску. Сверху она обычно покрывается чешуйками, выростами и волосками (хетоидами). У отдельных представителей покровы оснащены железами, выделяющими яд или пахучие вещества.

Позвоночные

Прочные внешние покровы встречаются и среди более развитых животных. Наружный представлен панцирем. Он является надёжной защитой для животного, так как способен выдерживать тяжесть в двести раз больше веса своего хозяина.

Панцирь состоит из толстого верхнего кератинового слоя в виде плотно скреплённых щитков и внутреннего костного слоя. Изнутри к ним крепится позвоночник и рёбра, повторяя дугообразную форму панциря. Часть скелета, покрывающая спину, называется карапаксом, а брюшной щит — пластроном. Все щитки на них растут независимо от других и приобретают годовые кольца, когда животное впадает в зимний сон.

Панцири могут иметь различные цвета и рисунки, но в основном их окрас замаскирован под внешнюю среду. У звёздчатых черепах щитки черные и выпуклые, с жёлтыми «звёздами» в центре. У африканского киникса он более сдержан и имеет однотонный жёлто-коричневый цвет.

Урок №5.

Тема: Эволюция опорно-двигательного аппарата у животных.

Класс: 7 Б

Цели:

    Изучить особенности опорно-двигательной системы млекопитающих.

    Изучить усложнение опорно-двигательной системы в ходе эволюции.

Задачи:

образовательные:

    Изучить строение и функции опорно-двигательной системы млекопитающих.

    Изучить строение и функции опорно-двигательной системы в ходе эволюции.

    Выяснить черты усложнения у представителей опорно-двигательной системы разных таксонов.

развивающие:

    Формирование умения устанавливать причинно-следственные связи.

    Развитие умения работы с книгой и таблицами.

воспитательные:

    Провести обобщение комплекса знаний о эволюции опорно-двигательной системы.

Тип урока: объяснение нового материала.

Метод: наглядно-иллюстративный.

Форма: групповая.

Должен знать после урока:

    Строение и функции опорно-двигательной системы начиная от одноклеточных и кончая хордовыми.

    Черты усложнения строения опорно-двигательной системы у представителей разных таксонов.

Ход урока:

Организационное начало:

Учитель: Здравствуйте ребята, садитесь! Откройте, пожалуйста, ваши тетради и запишите тему нашего урока: «Эволюция опорно-двигательной системы».

Изучение нового материала:

Учитель: В течении длительного эволюционного пути животные осваивали новые территории, виды пищи, постоянно приспосабливались к условиям окружающей среды. Для того, чтобы выжить, животным надо было искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее. Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечить все эти эволюционные изменения.

Как вы думаете, какие животные являются самыми приметивными?

Ученик: Самыми примитивными являются корненожки, у которых нет опорной системы, двигаются медленно, перетекая с помощью ложноножек, при этом постоянно меняют форму.

Учитель: Впервые скорость движения изменяется у жгутиконосцев и инфузорий. Ребята, вы должны помнить, у каких животных сформировался наружный скелет?

Ученик: Наружный скелет сформировался у ракообразных, паукообразных и насекомых. Он представлен хитиновой кутикулой, хитиновым панцирем, который пропитан известью. К данному покрову прикрепляются мышцы, что позволяет передвигаться этим животным довольно быстро. В настоящее время членистоногие являются самым распространенным типом животных.

Учитель: А какие недостатки имеет такой скелет?

Ученик: Надо отметить, что наружный скелет имеет и свои недостатки: он не растет вместе с животным, и во время роста необходимо несколько раз линять животному, при этом животное становится совершенно беззащитным и становится легкой добычей для врагов.

Учитель: Ребята, давайте запишем в таблицу сведения, которые мы с вами проговорили:

Учитель: Ребята, на ряду с наружным имеется внутренний скелет. Скажите, пожалуйста, какими достоинствами обладает внутренний скелет?

Ученик: Внутренний скелет лишен таких недостатков — он растет вместе с животным и позволяет еще более специализировать отдельные мышцы и их группы, достигая при этом рекордных скоростей перемещения тела. У всех хордовых внутренний скелет.

Учитель: Скелет большинства позвоночных животных образован костями, хрящами, сухожилиями. Кости скелета могут соединяться либо неподвижно — срастаясь, либо подвижно — с помощью сустава. Мышцы к костям прикрепляются таким образом, что кости приводятся в движение. В скелете различают следующие части:

Осевой скелет;

Скелет конечностей;

Скелет черепа.

У рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих хорошо развит позвоночник, который состоит из позвонков. Каждый позвонок состоит из тела, верхних и нижних дуг. Концы срастаются и образуют канал, в котором располагается спинной мозг. Хорда сохраняется на протяжении всей жизни у белуги и осетра.

Ребята, из каких частей состоит позвоночник у рыб?

Ученик: Позвоночник у рыб состоит из туловищного и хвостового отделов.

Позвоночник образован двояковогнутыми позвонками, между которыми сохраняются остатки хорды. Позвонки туловищного отдела имеют верхнюю дугу и верхний отросток, снизу к ним причленяются ребра. В хвостовом отделе позвонки имеют верхнюю, нижнюю дуги и остистые отростки.

Череп состоит из мозгового и лицевого отделов. Лицевой отдел представлен челюстями, подъязычной дугой и жаберным аппаратом.

Скелет плавников представлен костными лучами, пояс передних конечностей соединен с черепом,. Кроме парных плавников — грудных и брюшных, имеются непарные плавники — спинной и анальный.

Учитель: Ребята, давайте запишем то, что мы сейчас с вами сказали.

Систематическая группа

Отд. Скелета

Отделы скелета

Кости образующие скелет

Надкласс: Рыбы

Мозговоговой отдел

Состоит из множества костей сросшихся не подвижно.

лицевой отдел

Представлен челюстями, подъязычной дугой и жаберным аппаратом.

Позвоночник

Туловищный отдел

Хвостовой отдел

Скелет своб. конечн.

Непарные плавники (спинной, хвостовой, анальный)

Представлен лучевыми костями. В нутрии тела имеются кости-подпорки.

Парные плавники (грудной и брюшной)

Представлен костными лучами.

Пояса конечностей

Пояс передних конечностей

Пояс передних конечностей соединен с черепом. И к тому и другому поясу по средствам мелких костей прикрепляются грудные и брюшные плавники.

Пояс задних конечностей

А как вы думаете, какие основные особенности скелета у земноводных?

Ученик: У земноводных в связи с водно-наземным образом жизни осевой скелет усложнился и представлен шейным отделом, состоящим из одного позвонка, туловищного — из семи позвонков с ребрами, которые оканчиваются свободно. Крестцовый отдел состоит из одного позвонка, к нему прикреплены кости таза. Хвостатые амфибии имеют несколько позвонков в хвостовом отделе. Череп подвижно сочленяется с шейным позвонком.

Мускулатура утрачивает метамерное строение, представлена множеством отдельных мышц.

Скелет лягушки, как и у всех позвоночных животных, разделяют на четыре отдела: осевой скелет, скелет черепа, скелет конечностей и скелет поясов конечностей.

Осевой скелет представлен позвоночником, у которого в дополнение к туловищному и хвостовому отделам, свойственным рыбам, появились шейный и крестцовый отделы.

Череп лягушки подвижно сочленяется с единственным шейным позвонком, что обеспечивает движение головы в вертикальной плоскости (в горизонтальной плоскости голова двигаться не может).

Число позвонков туловищного отдела у лягушки – семь . Ребер у лягушки нет, но у хвостатых земноводных на позвонках туловищного отдела развиваются короткие верхние ребра, а у безногих — настоящие ребра.

Крестцовый отдел включает в себя один позвонок, несущий на себе длинные поперечные отростки, к которым причленяются подвздошные кости таза.

Хвостовой отдел лягушки оканчивается хвостовой костью — уростилем — косточкой, которая представляет собой несколько позвонков, слившихся в процессе эмбрионального развития.

Передние конечности четырехпалые (первый палец редуцирован), состоят из трех отделов: плечо — плечевая кость, предплечье — сросшиеся лучевая и локтевая кости и кисть , представленная косточками запястья, пясти и фалангами пальцев.

Задние конечности состоят из трех отделов: бедра , голени и стопы . Бедро состоит из бедренной кости, голень — из сросшихся большой и малой берцовых костей, стопа — из костей предплюсны, плюсны и фаланг пальцев .

Плечевой пояс лягушки широким полукольцом опоясывает тело и закрепляется в мускулатуре. Он представлен несколькими парными костями: лопатками, заканчивающимися широкими надлопаточными хрящами, вороньими костями и ключицами, а также одной непарной костью — грудиной.

Тазовый пояс состоит из трех парных, сросшихся в связи с большими нагрузками костей: подвздошных, лобковых и седалищных. С помощью подвздошных костей тазовый пояс прикреплен к поперечным отросткам крестцового позвонка.

Учитель: Ребята, с помощью заполните, пожалуйста, вашу табличку.

Систематическая группа

Отд. Скелета

Отделы скелета

Кости образующие скелет

Класс: Земноводные

Мозговой отдел

Лицевой отдел

Количество костей меньше, так как нет жаберных крышек.

Позвоночник

Шейный отдел (1 позв.)

Туловищный отдел (7 позв.)

Кресцовый отдел (1 позв.)

Хвостовой отдел

Образованы позвонками разного строения. К туловищным позвонкам прикреплены (ложные) ребра.

Скелет своб. конечн.

Передние конечности

Задние конечности

Пояса конечностей

Пояс передних конечностей

Пояс задних конечностей

А теперь, давайте разберемся, какие особенности имеет опорно-двигательная система пресмыкающихся. Я слушаю ваши ответы.

Ученики: Позвоночник пресмыкающихся имеет пять отделов: шейный; грудной; поясничный; крестцовый; хвостовой.

В шейном отделе позвонки соединены подвижно. Они обеспечивают подвижность головы — необходимое условие существования на земле. Грудные и поясничные позвонки несут ребра. У некоторых ребра соединяются с грудиной, образуя грудную клетку, обеспечивает защиту органам и лучшее поступление воздуха в легкие. Крестцовый отдел состоит из двух позвонков. Хорошо развит хвостовой отдел. У змей все отделы позвоночника несут ребра, кроме хвостового. Надо отметить, что ребра заканчиваются свободно, что позволяет им заглатывать крупную пищу.

Учитель: С помощью учебника, запишите, пожалуйста перечисленные особенности в табличку.

Систематическая группа

Отд. Скелета

Отделы скелета

Кости образующие скелет

Класс: Пресмыкающиеся

Отличий нет

Отличий нет

Позвоночник

Шейный отдел (более 1-го позв.)

Грудной отдел

Поясничный отдел Кресцовый отдел (2 позв.)

Хвостовой отдел

Образованы позвонками разного строения. К туловищным позвонкам прикреплены ребра.

Скелет своб. конечн.

Передние конечности

Плечо (плечевая кось), предплечье (лучевая и логтевая кости), кисть (запястье, пясть и 4-е фаланги пальцев).

Задние конечности (Отличий от земноводных нет)

Бедро (бедренная кость), голень (большая и малая берцовая кости), стопа (предплюсна, плюсна и 5-и фаланг пальцев)

Пояса конечностей

Пояс передних конечностей

(Отличий от земноводных нет)

Лопатки, к которым прикрепляются кости передних конечностей.

Пояс задних конечностей

(Отличий от земноводных нет)

Состоит из 3-х парных сросшихся костей (подвздошных, лобковых и седалищных)

Давайте разберемся, а в чем же усложнение опорно-двигательного аппарата у птиц?

Ученики: Позвоночник птиц имеет пять отделов, как и у пресмыкающихся. В шейном отделе от 9 до 25 позвонков, соединенных подвижно. Сросшиеся грудные позвонки и ребра, соединенные с грудиной, образуют грудную клетку. Грудина многих птиц имеет особый выступ — киль. К килю прикрепляются мышцы, активно работающие при полете. Конечный грудной, поясничный, крестцовый и первый хвостовой позвонки срослись, создав мощный крестец, служащий для опоры задних конечностей, что повышает прочность скелета — приспособленность к полету. Кости птиц легкие, многие из них полые внутри.

Несмотря на некоторые различия, скелет выполняет сходные функции:

опора тела;

защита внутренних органов;

перемещение тела в пространстве.

Но в то же время скелет легок и прочен из-за тонкости костей и их пневматичности.

Мозговой отдел черепа крупный, сочленяется с позвоночником одним мыщелком, как и у рептилий.

В лицевом отделе огромные глазницы и вытянутые челюсти, видоизмененные в клюв.

Скелет туловища состоит из позвоночника и грудной клетки . Позвоночник включает пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. Для шейных позвонков характерны седловидные суставы, что обеспечивает большую подвижность шеи (у сов угол поворота головы достигает 270 градусов).

Задние грудные, поясничные, 2 крестцовых и передние хвостовые срослись в сложный крестец.

Средние хвостовые остались свободными, последние слились, образовав копчиковую кость.

Грудная клетка образована ребрами, состоящими из двух косточек, соединенных суставом под углом друг к другу. Благодаря такому строению ребер, грудина может приближаться и отодвигаться по отношению к позвоночнику во время дыхательных движений.

На верхней части ребер находятся плоские выросты, накладывающиеся на задние ребра, что увеличивает прочность грудной клетки.

У большинства птиц на грудине имеется киль, к которому прикрепляются грудные мышцы, приводящие в движение крылья.

Передние конечности состоят из плечевой кости, предплечье представлено локтевой и лучевой костью, кисть состоит из сросшихся косточек запястья и пясти, образующих общую кость — пряжку , и трех пальцев: второго, третьего и четвертого.

Таз птиц открытый , седалищные и лобковые кости не срастаются, связано это с откладыванием крупных яиц.

В связи с тем, что основная нагрузка при ходьбе приходится на задние конечности, тазовые кости массивные, прочно срастаются с задними грудными, поясничными, крестцовыми позвонками, а также с частью хвостовых позвонков, образуя сложный крестец.

Учитель: Молодцы ребята, давайте заполним оставшиеся графы таблицы с помощью вашего учебника.

Систематическая группа

Отд. Скелета

Отделы скелета

Кости образующие скелет

Класс: Птицы

Лицевой отдел

Мозговой отдел

Образован сросшимися между собой костями. Имеются огромные глазницы и роговый клюв без зубов.

Позвоночник

Шейный отдел (от 9 до 25 позвонков)

Грудной отдел

Поясничный отдел

Кресцовый отдел

Хвостовой отдел

Образованы позвонками разного строения. К туловищным позвонкам прикреплены ребра, которые срастаются с грудиной, а она образует киль, к которому прикрепляются мышцы. У птиц задние грудные, поясничные, 2 крестцовых и передние хвостовые срослись в сложный крестец.

Скелет своб. конечн.

Передние конечности

Задние конечности

Бедро (бедренная кость), голень (большая берцовая кость), появляется цевка (сросшиеся кости предплюсны и плюны) и с 1 по 4-ю фаланги пальцев.

Пояса конечностей

Пояс передних конечностей

Лопатки и ключицы срослись и образовали вилочку.

Пояс задних конечностей

Тазовые кости срослись и приросли к пояснично-кресцовому отделу позвоночника.

Учитель: Теперь ребята давайте посмотрим на скелет млекопитающих и так же опишем его:

Систематическая группа

Отд. Скелета

Отделы скелета

Кости образующие скелет

Класс: Птицы

Лицевой отдел

Мозговой отдел

Имеются подвижная нижнечелюстная кость. Образован сросшимися между собой костями.

Позвоночник

Шейный отдел (7 позв.)

Грудной отдел (От 9 до 24 позв.)

Поясничный отдел (От 2 до 9-и позв.)

Кресцовый отдел (3–4 позв.)

Хвостовой отдел

Образованы позвонками разного строения. К туловищным позвонкам прикреплены ребра, которые срастаются с грудиной, ниже имеются ложные ребра. Кресцовые позвонки срастаются между собой образуя крестец.

Скелет своб. конечн.

Передние конечности

(Как у пресмыкающихся)

Плечо (плечевая кось), предплечье (лучевая и логтевая кости), кисть видоизменяется. Происходит редукция костей и остается 1-а фаланга.

Задние конечности

Цель урока:
Изучить строение опорно-двигательной системы различных представителей царства животных.
Задачи:
  • рассмотреть тип скелетов: внутреннего и внешнего типов;
  • определить разлие в строении, функциях;

  • Ход урока:
    В течении длительного эволюционного пути животные осваивали новые территории, виды пищи, постоянно приспосабливались к условиям окружающей среды. Для того, чтобы выжить, животным надо было искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее. Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечить все эти эволюционные изменения.
    Самые примитивные — корненожки, у которых нет опорной системы, двигаются медленно, перетекая с помощью ложноножек, при этом постоянно меняют форму.
    Впервые скорость движения изменяется у жгутиконосцев и инфузорий.
    Наружный скелет сформировался у ракообразных, паукообразных и насекомых. Он представлен хитиновой кутикулой, хитиновым панцирем, который пропитан известью. К данному покрову прикрепляются мышцы, что позволяет передвигаться этим животным довольно быстро. В настоящее время членистоногие являются самым распространенным типом животных. Надо отметить, что наружный скелет имеет и свои недостатки: он не растет вместе с животным, и во время роста необходимо несколько раз линять животному, при этом животное становится совершенно беззащитным и становится легкой добычей для врагов.
    Внутренний скелет лишен таких недостатков — он растет вместе с животным и позволяет еще более специализировать отдельные мышцы и их группы, достигая при этом рекордных скоростей перемещения тела. У всех хордовых внутренний скелет.
    Скелет большинства позвоночных животных образован костями, хрящами, сухожилиями. Кости скелета могут соединяться либо неподвижно — срастаясь, либо подвижно — с помощью сустава . Мышцы к костям прикрепляются таким образом, что кости приводятся в движение. В скелете различают следующие части:
  • Осевой скелет;
  • Скелет конечностей;
  • Скелет черепа.
    У рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих хорошо развит позвоночник , который состоит из позвонков. Каждый позвонок состоит из тела, верхних и нижних дуг. Концы срастаются и образуют канал, в котором располагается спинной мозг. Хорда сохраняется на протяжении всей жизни у белуги и осетра.
    Позвоночник рыб состоит из туловищного и хвостового отделов.
    У земноводных в связи с водно-наземным образом жизни осевой скелет усложнился и представлен шейным отделом, состоящим из одного позвонка, туловищного — из семи позвонков с ребрами, которые оканчиваются свободно. Крестцовый отдел состоит из одного позвонка, к нему прикреплены кости таза. Хвостатые амфибии имеют несколько позвонков в хвостовом отделе.
    Позвоночник пресмыкающихся имеет пять отделов:
  • шейный;
  • грудной;
  • поясничный;
  • крестцовый;
  • хвостовой.
    В шейном отделе позвонки соединены подвижно. Они обеспечивают подвижность головы — необходимое условие существования на земле. Грудные и поясничные позвонки несут ребра. У некоторых ребра соединяются с грудиной , образуя грудную клетку , обеспечивает защиту органам и лучшее поступление воздуха в легкие. Крестцовый отдел состоит из двух позвонков. Хорошо развит хвостовой отдел. У змей все отделы позвоночника несут ребра, кроме хвостового. Надо отметить, что ребра заканчиваются свободно, что позволяет им заглатывать крупную пищу.
    Позвоночник птиц имеет пять отделов, как и у пресмыкающихся. В шейном отделе от 9 до 25 позвонков, соединенных подвижно. Сросшиеся грудные позвонки и ребра, соединенные с грудиной, образуют грудную клетку. Грудина многих птиц имеет особый выступ — киль . К килю прикрепляются мышцы, активно работающие при полете. Конечный грудной, поясничный, крестцовый и первый хвостовой позвонки срослись, создав мощный крестец, служащий для опоры задних конечностей, что повышает прочность скелета — приспособленность к полету. Кости птиц легкие, многие из них полые внутри.
    Позвоночник млекопитающих также состоит из пяти отделов. Скелеты парных конечностей позвоночных животных имеют сходное строение. Передние конечности состоят из плеча, предплечья, кисти. Задние конечности состоят из бедра, голени, стопы . Плечевая кость передней конечности прикрепляется к грудной клетке с помощью пояса передних конечностей , у некоторых животных он состоит из ключицы и лопаток (приматы), у других только лопатки, так как ключицы отсутствуют (собаки и непарнокопытные). При помощи пояса задних конечностей, состоящего из тазовых костей, сросшихся с крестцовым отделом позвоночника, задние конечности прикрепляются к позвоночнику. Череп состоит из мозгового и лицевого отделов. В мозговом отделе располагается головной мозг.
    Несмотря на некоторые различия, скелет выполняет сходные функции:
  • опора тела;
  • защита внутренних органов;
  • перемещение тела в пространстве.
  • Вопрос 1.
    Скелет выполняет следующие функции:
    1) опорную — для всех других систем и органов;
    2) двигательную — обеспечивает передвижение тела и его частей в пространстве;
    3) защитную — предохраняет от внешних воздействий органы грудной и брюшной полости, мозг, нервы, сосуды.

    Вопрос 2.
    Различают два типа скелета – наружный и внутренний. Наружный скелет имеют некоторые простейшие, многие моллюски, членистоногие – это раковины улиток, мидий, устриц, твёрдые панцири раков, крабов, лёгки, но прочные хитиновые покрытия насекомых. Внутренний скелет имеют беспозвоночные радиолярии, головоногие моллюски и позвоночные.

    Вопрос 3.
    Тело моллюсков обычно заключено в раковину. Раковина может состоять из двух створок или быть другой формы в виде колпачка, завитка, спирали и т.д. Раковина образована двумя слоями — наружным, органическим, и внутренним — из углекислого кальция. Известковый слой подразделяется на два слоя: за органическим залегает фарфоровидный слой, образованный призматическими кристаллами карбоната кальция, а под ним — перламутровый, кристаллы которого имеют форму тонких пластинок, на которых происходит интерференция света.
    Раковина представляет собой наружный твердый скелет.

    Вопрос 4.
    Тело и конечности насекомых имеют хитинизированный покров — кутикулу, который является наружным скелетом. Кутикула многих насекомых снабжена большим количеством волосков, выполняющих функцию осязания.

    Вопрос 5.
    Простейшие могут образовывать наружные скелеты в виде раковинок или панцирей (фораминиферы, радиолярии, панцирный жгутиконосец), а также внутренние скелеты разнообразной формы. Главная функция скелета простейших, защитная.

    Вопрос 6.
    Наличие твердых покровов у членистоногих препятствует непрерывному росту животных. Поэтому рост и развитие членистоногих сопровождаются периодическими линьками. Старая кутикула сбрасывается, и, пока новая не затвердеет, животное растет.

    Вопрос 7.
    У позвоночных внутренний скелет, основным осевым элементом которого является хорда. У позвоночных внутренний скелет состоит из трёх отделов – скелета головы, скелета туловища и скелета конечностей. Внутренний скелет имеют позвоночные (рыбы земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).

    Вопрос 8.
    Растения то же имеют опорные структуры, с помощью которых они выносят листья к солнцу и поддерживают их в таком положении, чтобы листовые пластинки как можно лучше освещались солнечным светом. У древесных растений основной опорой служит механическая ткань. Выделяют три типа механических тканей:
    1) колленхима образована из живых клеток разнообразной формы. Они встречаются в молодых стеблях растений и листьях;
    2) волокна представлены мертвыми вытянутыми клетками с равномерно утолщенными оболочками. Волокна входят в состав древесины и луба. Примером лубяных неодревесневших волокон служит лен;
    3) каменистые клетки имеют неправильную форму и сильно утолщенные одревесневшие оболочки. Эти клетки образуют скорлупу орехов, косточки костянок и т.д. Каменистые клетки находятся в мякоти плодов груши и айвы.
    В сочетании с другими тканями механическая ткань формирует своеобразный «скелет» растения, особенно развитый в стебле. Здесь она часто образует некое подобие цилиндра, проходящего внутри стебля, или располагается вдоль него отдельными тяжами, обеспечивая прочность стебля на изгиб. В корне напротив механическая ткань сосредоточена в центре, повышая сопротивление корня на разрыв. Механическую рол играет также древесина, даже после отмирания клетки древесины продолжают выполнять опорную функцию.

    Хитин | Encyclopedia.com

    Хитин является основным компонентом экзоскелета или внешнего скелета многих членистоногих, таких как насекомые, пауки и ракообразные. Экзоскелеты из этого прочного и прочного соединения поддерживают и защищают нежные мягкие ткани этих животных, у которых нет внутреннего скелета. Хитин — это полисахарид , тип углеводов, основная структура которого представляет собой повторяющуюся цепь молекул сахара. Хитин по строению аналогичен целлюлозе. соединение, обеспечивающее структурную поддержку тканям растений.Помимо того, что он обнаружен в экзоскелетах членистоногих, хитин также обнаружен в клеточных стенках некоторых видов грибов.

    Хитин участвует не только в формировании экзоскелета. Он связан с рядом белков, в том числе с эластичным резиноподобным веществом, называемым резилином. Идентичность и природа этих белков определяют, будет ли экзоскелет жестким, как панцирь жука, или мягким и гибким, как суставы ног краба. Хитин также связан с небелковыми соединениями, такими как карбонат кальция, который входит в состав панцирей ракообразных, таких как крабы, омары и креветки.

    Животные, которые носят скелеты снаружи, относительно негибкие из-за жесткости их доспехов. Членистоногие могут сгибать конечности или сегменты тела только в суставах, где экзоскелет тоньше. Поэтому важно, чтобы состав и характер экзоскелета дополняли анатомию, которую он охватывает, и общую экологию организма.

    Хитин придает ряд защитных свойств животным с экзоскелетом. Прочный панцирь, покрывающий членистоногих, не только определяет основную форму животного, но и защищает владельца от высыхания или обезвоживания. Эта особая функция важна для наземных членистоногих, которые могут погибнуть, если из их крови и тканей тела будет потеряно слишком много воды. Раковины также обеспечивают эффективную защиту от некоторых хищников.

    Хитиновый экзоскелет должен подвергаться линьке или сбрасыванию по мере роста животного, потому что твердая оболочка не расширяется вместе с остальной частью тела. После того, как старая оболочка сбрасывается, железы в эпидермисе выделяют новый, более крупный экзоскелет. Только что линяющие особи особенно уязвимы для нападения, потому что у них мало защиты, пока они ждут, пока затвердеет их новый панцирь.

    Экзоскелеты были бы непрактичны для более крупных животных, потому что хитин недостаточно прочен, чтобы защищать и поддерживать их. Наземные беспозвоночные, которым не помогает плавучесть в воде, ограничены в размерах, потому что по мере увеличения экзоскелета он становится толще и тяжелее. Эти животные не смогли бы хорошо двигаться под тяжестью этой защитной брони.

    см. также Кость; Кератин.

    Джуди П. Шин

    Библиография

    Андерсон, Д.Т. Атлас анатомии беспозвоночных. Портленд: международный. Специализированная служба охраны здоровья, 1997 г.

    «Хитин». Энциклопедия Новой Колумбии. Ред. Уильям Х. Харрис и Джудит С. Леви. Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета, 1975.

    Пирс, Сидни К., Тимоти К. Могл и Лоис Рид. Иллюстрированная анатомия беспозвоночных: лабораторный справочник. New York: Oxford University Press, 1989.

    Науки о животных Шин, Джуди П.

    Первое свидетельство присутствия хитина в скелетах морских губок.Часть II. Стеклянные губки (Hexactinellida: Porifera)

    Губки (Porifera) в настоящее время привлекают повышенное внимание ученых из-за их вторичных метаболитов и специфических структур скелета. В отличие от демогубок, скелеты которых образованы биополимерным спонгином, стеклянные губки (гексактинеллиды) обладают кремнийорганическими композитами в качестве основного природного материала для своих скелетных волокон. Хитин имеет кристаллическую структуру и представляет собой сеть организованных волокон.Эта структура придает жесткость и устойчивость организмам, которые ее содержат, включая одноклеточные (дрожжи, амебы, диатомовые водоросли) и многоклеточные (высшие грибы, членистоногие, нематоды, моллюски) организмы. В отличие от других морских беспозвоночных, экзоскелеты которых построены из хитина, этот полисахарид ранее не был обнаружен в виде эндогенного биополимера в составе стеклянных губок (Hexactinellida). Мы предположили, что стеклянные губки, которые считаются самой базовой линией многоклеточных животных, должны обладать хитином.Здесь мы представляем подробное исследование структурных и физико-химических свойств фрагментов скелета стеклянной губки Farrea occa. Мы показываем, что эти волокна имеют слоистый дизайн со специфическими композиционными вариациями в композите хитин/кремнезем. Нами был применен эффективный подход для деминерализации скелетных образований стеклянной губки, основанный на процедуре травления растворами щелочей. Результаты однозначно показывают, что альфа-хитин является важным компонентом скелетных структур Hexactinellida.Это первое сообщение о композитном биоматериале из диоксида кремния и хитина, обнаруженном в природе. С этой точки зрения, представление о том, что кремнеземно-хитиновые каркасы могут быть ключевыми матрицами для формирования скелета также у предковых одноклеточных организмов, а не композиты кремнезем-белок, появляется как жизнеспособная альтернативная гипотеза.

    Глава 3: Границы – неживая жизнь

    Рис. 1. Эти организмы представляют собой диатомовые водоросли, иногда описываемые как организмы, живущие в стеклянных домах, потому что они заключены в декоративную структуру, сделанную из того же материала, что и стекло, — диоксида кремния.

    Значение границ

    Мы определили организм как живой материал, дискретный (т. е. ограниченный) в пространстве и времени. Чтобы различаться в пространстве, требуется граница, отделяющая организм от «снаружи». Для одноклеточных организмов границей является самый внешний компонент этой клетки, а для большинства одноклеточных организмов, изучаемых в этом курсе, самым внешним компонентом является клеточная стенка, но химическая и физическая природа стенки значительно различается.У некоторых одноклеточных организмов нет клеточной стенки, а самый внешний слой представляет собой структуру, называемую клеточной мембраной. Для многоклеточных организмов границей является совокупность всех (в основном специализированных) клеток по периметру организма, его кожных тканей. У большинства исследованных организмов дермальные клетки имеют клеточную стенку, а также специальное покрытие снаружи. В этой главе исследуется физическая и химическая природа границ организма, а также рассматриваются важные функции границы, начиная с ее влияния на то, что называется потоком, перемещением материалов в организм и из него.

    Рис. 2. Кокколитофора, внешняя граница которой состоит из нескольких пластин карбоната кальция.
    • Границы и поток
    • Структурная, химическая и физическая природа границ
      • Мембрана
      • Стены
        • Полисахаридные клеточные стенки
          • растения, грибы, бактерии, архебактерии
        • Неорганические клеточные стенки
        • Внутренние стенки ячеек
      • Кожная ткань
      • Покрытия
    • Границы и структура
    • Границы и движение
    • Границы и коммуникации

    Границы и поток

    Одной из причин важности границы является то, что она представляет собой барьер для движения в организм и из него.Это движение можно описать как «поток», а поток можно смоделировать как функцию трех параметров, представленных в следующей формуле (которая на самом деле является моделью того, что заставляет материалы двигаться):

    Поток = (движущая сила * площадь поверхности) / сопротивление

    Хотя во многих отношениях это уравнение является упрощением, оно указывает на три фундаментальных свойства, которые определяют поток материалов в клетку и из нее:

    • Движущая сила — обычно аппроксимируется разницей в концентрации чего-то внутри и снаружи. снаружи, но в случае теплового потока движущей силой является разница температур; с учетом движения жидкостей (например, воздуха, воды) движущей силой могут быть перепады давления. Во всех этих ситуациях чем больше движущая сила, тем сильнее поток.
    • Сопротивление — сопротивление можно описать как трудность, с которой материалы могут перемещаться снаружи внутрь или наоборот. Некоторые материалы легко пропускают через себя молекулы (или тепло), т.е.д., они имеют низкое сопротивление. Другие материалы лишь неохотно пропускают материалы (или тепло) через себя, т. е. обладают высоким сопротивлением. Важно понимать, что сопротивление зависит от вещества/молекулы, которую вы отслеживаете; граница может иметь очень высокое сопротивление одним молекулам и очень низкое сопротивление другим. (родственными терминами являются проводимость и проницаемость, которые для наших целей обратны сопротивлению)
    • Площадь поверхности — чем больше площадь поверхности, через которую могут протекать материалы, тем больше текучесть.

    Как будет показано в следующей главе, площадь поверхности определяется формой и размером организма. Движущая сила определяется тем, где находится организм и что происходит внутри и снаружи организма. Организмы могут манипулировать потоками, манипулируя движущей силой. Большая часть обсуждения этих механизмов выходит за рамки этой книги, но мы упомянем некоторые из них в главе 22. В случае потоков материалов или тепла в клетки и из них сопротивление потоку определяется химическими и физическими факторами. характеристика границы между организмом и окружающей средой.

    Помимо важного влияния на поток материалов в организмы и из них, границы выполняют другие важные функции, которые будут обсуждаться после описания различных типов границ.

    Структурная, химическая и физическая природа границ

    Клеточная мембрана

    Химическая природа клеточной мембраны должна быть знакома студентам-биологам: двойной слой фосфолипидов с внедренными в него белками и через него. Две стороны этой мембраны «влажные» (т.э., гидрофильные) за счет притяжения полярных молекул воды к заряженным фосфатным группам мембраны. Внутренняя часть мембраны сухая (т. е. гидрофобная), потому что молекулы липидов не несут зарядов и не имеют участков, которые хотя бы частично заряжены и к которым могла бы притягиваться полярная (= частично заряженная) молекула воды. Однако существуют тубулярные белки, проходящие через клеточные мембраны. Эти трубчатые белки могут иметь «влажную» внутреннюю часть, обеспечивающую заполненные водой каналы, идущие снаружи внутрь.Некоторые из этих каналов обеспечивают избирательное прохождение ионов, и многими из них можно манипулировать (открывать или закрывать). Хотя химическая природа гидрофобного слоя у архей различна, основная структура мембран у всех организмов в основном одинакова. Существенным для функции организма является то, что мембрана достаточно проницаема (низкое сопротивление) для небольших незаряженных молекул (значительно O 2 , CO 2 и H 2 O), но не очень проницаема (высокое сопротивление) для заряженных молекул ( ионы) и более крупные молекулы, особенно если они нерастворимы в липидах. Клеточная мембрана обычно имеет небольшую прочность и легко поддается внутренним и внешним силам, которые могут вызвать изменение формы клетки. Организмы, лишенные клеточной стенки, в земной среде не могут быть очень высокими, потому что сила гравитации сплющивает их. Это можно преодолеть с помощью внутреннего скелета (позвоночные) или внешнего (экзоскелет), который является жесткой границей.

    Рис. 3 Изображение мембраны, служащей границей для клеток и органелл.

    Клеточные стенки

    В отличие от постоянного присутствия и состава клеточной мембраны в клетках организмов, клеточные стенки демонстрируют гораздо большую изменчивость.Многие организмы (например, почти все животные) не имеют клеточной стенки. У организмов, обладающих стенками, ее состав достаточно вариабелен (табл. 1), хотя некоторые особенности строения более постоянны.

    Полисахариды клеточных стенок

    Клеточные стенки растений, грибов, водяных плесеней, бурых водорослей, красных водорослей и (большинства) зеленых водорослей имеют схожую структуру и химический состав. Эти клеточные стенки представляют собой сложные структуры и могут рассматриваться как гели.Они состоят из волокон, состоящих из удлиненных углеводных полимеров, устойчивых к растяжению. Они встроены в матрицу различных углеводных полимеров, которые обладают высокой гигроскопичностью (поглощают воду) (рис. 4).

    Двумя распространенными волокнистыми материалами являются целлюлоза (содержится в растениях, водяных плесневых грибах и зеленых водорослях) и хитин (содержится в грибах). Целлюлоза — это полимер, состоящий из мономеров глюкозы, как и более знакомый полисахарид, крахмал, но у них совершенно разные роли: одна — структурная, а другая — запасающая энергию.Хитин также является полисахаридным полимером, но его субъединицы (N-ацетилглюкозамин) представляют собой гексозы с присоединенным атомом азота (рис. 5).

    Рис. 4. Хитин и целлюлоза. Оба обычно представляют собой цепочки с сотнями или тысячами мономеров, соединенных вместе, всегда с одной и той же связью между отдельными мономерами. Не показан крахмал, который, как и целлюлоза, представляет собой полимер, состоящий из звеньев глюкозы, но связь между отдельными молекулами глюкозы отличается.

    Волокна  целлюлозы и хитина состоят из множества (20-100) отдельных полимерных молекул, которые взаимодействуют с соседними молекулами, образуя кристаллическую структуру волокна.Эти волокна важны во многих отношениях: (1) поскольку существует множество молекул, и они связаны друг с другом, волокна и стенка, в которой они присутствуют, значительно «сильнее» (см. ниже), чем было бы в случае, если бы отдельные молекулы не взаимодействовали с образованием волокон; (2) волокно трудно переваривается, поскольку входящие в его состав полимерные молекулы малодоступны для ферментов, а само волокно не растворяется в воде, несмотря на то, что мономерные звенья, т.е.глюкоза, хорошо растворимы в воде.

    Волокна хитина и целлюлозы откладываются в матрице из других полисахаридных полимеров, состав которых гораздо более изменчив. Это связано с тем, что полимерная «цепочка» состоит из нескольких субъединиц, а не из одной, а также с тем, что связи между субъединицами более изменчивы, не всегда одинаковы и не всегда «конец в конец», а с разветвлением (одна субъединица соединена с трех других субъединиц, а не только тех, что «перед ней и позади нее»). Хотя этим полимерам даны названия (гемицеллюлоза, пектин, агаропектин), названия относятся к группам химических веществ, а не к конкретной химической структуре и составу.Некоторые из этих химических веществ связываются с целлюлозными или хитиновыми волокнами, соединяя их друг с другом и придавая дополнительную структуру клеточной стенке, а также позволяя клеточным стенкам соседних клеток связываться друг с другом.

    Рис. 5 Изображение первичной клеточной стенки растений, состоящей из волокон целлюлозы, встроенных в матрицу из водопоглощающих пектинов и гемицеллюлозы. Средняя пластинка представляет собой область между двумя соседними клеточными стенками.

    Хотя они состоят в основном из полисахаридов, эти клеточные стенки содержат некоторые белковые молекулы. Функции белков точно не известны. Вероятно, они не имеют особого структурного значения, как хитин и целлюлоза и как внутриклеточные белки тубулин и актин. Белковый компонент клеточной стенки, вероятно, играет важную роль в способности изменять посредством ферментативного действия структуру остальной части стенки, например, во время клеточного роста, когда стенка «расслабляется» и позволяет внутреннему давлению клетки подняться. о росте (глава 25).Белки стенок, вероятно, также играют важную роль в обеспечении прохождения материала через клеточную стенку (как внутрь, так и наружу).

    Как правило, углеводные клеточные стенки легко поглощают воду, и их можно рассматривать как гидрогель. Поглощение воды происходит за счет прилипания молекул воды к углеводным компонентам клеточной стенки, в частности к «матриксным» полимерам (например, пектинам, гемицеллюлозе), а также за счет сцепления воды с самой собой. Гидрофильная природа клеточной стенки делает ее высокопроницаемой (малое сопротивление) движению воды (в результате либо диффузии, либо в результате перепадов давления, т. е., массовый поток (подробнее об этом при обсуждении движения материала, глава 24). Небольшие водорастворимые молекулы также легко проходят через стенку как в результате их индивидуальной диффузии, так и в результате растворения в воде, которая может двигаться массовым потоком. Однако растворенные ионы могут замедляться, связываясь с заряженными компонентами полисахаридов.

    При некоторых обстоятельствах клеточная стенка растений может переходить от гидрофильной к гидрофобной в результате отложения в клеточной стенке «водонепроницаемых» материалов, называемых кутином и суберином.Эти материалы обнаружены в клеточных стенках некоторых тканей растений, и их способность задерживать движение воды значительна. И суберин, и кутин представляют собой смеси нескольких соединений, включая полимеры с гидрофобными субъединицами и молекулами парафина. Подобно липидной части клеточной мембраны, эти химические вещества являются «сухими» (гидрофобными), и движение воды через стенки этих материалов значительно замедлено. Хотя между ними есть некоторые химические различия, основное различие между кутином и суберином заключается в местонахождении.Кутин откладывается в оболочке, называемой кутикулой, на внешних стенках клеток, расположенных снаружи надземных частей растений. Суберин откладывается в стенках определенных клеток по мере их образования. Суберин находится в надземной части растения в местах, где рост или механическое повреждение уничтожили кутикулу. Суберин также обнаружен в подземной части большинства сосудистых растений в цилиндрической ткани, называемой эндодермой, значение которой будет обсуждаться позже.

    Последним компонентом, обнаруженным в стенках некоторых полисахаридов, является лигнин, материал, отсутствующий у несосудистых растений (например, мхов), но обнаруженный в клеточных стенках большинства сосудистых растений, и материал, который имеет большое значение для их эволюционного успеха, т.е. , их распространенность в современной флоре. Структурно лигнин подобен пектинам и гемицеллюлозе, т. е. матрице, которая окружает фибриллы целлюлозы. Лигнин вырабатывается в так называемой вторичной клеточной стенке, компоненте клеточной стенки, присутствующем только в определенных клетках.Вторичная клеточная стенка откладывается после того, как клетки перестают расти, что необходимо, потому что лигнин является жестким материалом, который не будет легко поддаваться, поэтому предотвращает клеточное расширение, необходимое для роста. Лигнин — это материал, который делает древесные ткани древесными. Он жесткий и жесткий и позволяет растениям быть высокими, сопротивляясь сжимающей силе гравитации. Подобно гемицеллюлозе и пектину, лигнин представляет собой сложный полимер, субъединицы которого не одинаковы и не всегда связаны одинаковым образом.Более того, субъединицы лигнина не являются сахарами, это фенольные молекулы, химически совершенно отличные от сахаров. Полимеры лигнина расширяются в трех измерениях, образуя твердый материал. Лигнин трудно переваривается, а продуктами его распада являются фенолы, химические вещества, ядовитые для многих организмов. Следовательно, лигнин устойчив к деградации. Вторичная клеточная стенка откладывается внутри первичной клеточной стенки и неизбежно сужает пространство, доступное цитозолю, ограниченному мембраной, иногда почти полностью устраняя его.Большинство клеток со вторичными клеточными стенками недолговечны и являются структурными, обеспечивающими функцию растения, когда они мертвы.

    Стенки бактериальных клеток

    Не все бактерии обладают клеточными стенками, но те, которые обладают уникальным для бактерий материалом стенок, называемым пептидогликаном. Как следует из названия, пептидогликан состоит из компонентов, которые представляют собой пептиды (последовательности аминокислот) и компоненты, которые представляют собой сахара (углеводы). В отличие от полисахаридных стеновых материалов, описанных выше, которые представляют собой цепочки мономеров, пептидогликановые полимеры образуют сетку, трехмерную молекулу (подобную лигнину) с звеньями, связанными не только конец к концу, но также сверху и снизу и сбоку. сторона.Также важным является тот факт, что многие бактерии, включая «грамотрицательные» бактерии и цианобактерии, имеют «внешнюю мембрану», вторую фосфолипидную мембрану, расположенную снаружи тонкой пептидогликановой клеточной стенки. Некоторые бактерии обладают одним дополнительным слоем, «S-слоем», белковым слоем на самой внешней стороне клетки, вне внешней мембраны грамотрицательных бактерий и слоя пептидогликана клеточной стенки грамположительных бактерий.

    клеточные стенки архей

    Напомним, что археи и бактерии являются прокариотами и раньше считались одной группой.Одной из нескольких особенностей, отличающих археи, является отчетливая структура клеточной стенки, в которой отсутствует пептидогликан. Химический состав клеточных стенок архей разнообразен, и некоторые из них имеют клеточную стенку, состоящую из углеводного/пептидного материала, подобного пептидогликану. Подобно некоторым бактериям, большинство архей ограничено снаружи S-слоем, самособирающейся структурой, состоящей из глобулярных белков или гликопротеинов.

    «Неорганические» клеточные стенки

    Все материалы клеточных стенок, обсуждавшиеся до сих пор, будут считаться «органическими» — гибкий термин, точное значение которого значительно варьируется.В этом контексте это относится к «биологическим материалам», молекулам, встречающимся в живых существах, в отличие от неорганических молекул, которые обычно встречаются в неживых существах, например. камни/минералы. Два важных материала клеточных стенок, карбонат кальция и диоксид кремния, чаще всего встречаются в виде минералов в горных породах. Однако эти минералы в некотором смысле являются «органическими», потому что они могут быть получены биологическими процессами, клетки создают условия, при которых карбонат кальция или диоксид кремния осаждаются из растворов.На самом деле их присутствие в некоторых горных породах полностью обусловлено их производством морскими организмами, чьи останки отложились на дне океанов и, в конечном итоге, в горных породах. «Белые скалы Дувра» (рис. 6) образованы из массивных отложений кокколитофоридов, типа морских водорослей, которые образуют характерные пластины карбоната кальция в качестве внешней границы (рис. 2). Хотя они не так распространены и обширны, как скалы из карбоната кальция, существуют аналогичные отложения «диатомита», осадочной породы, образовавшейся из отложений диатомовых водорослей, еще одного одноклеточного фотосинтетического организма, образующего внешний скелет, т.е.д., клеточная стенка из диоксида кремния (рис. 1). Точно неизвестно, как материал осаждается таким точным и часто богато украшенным способом.

    Рис. 6    Белые скалы Дувра представляют собой отложения карбоната кальция (мела), образованные миллиардами отдельных «скелетов» кокколитофоридов организмов, обитавших в меловом периоде. Подобные месторождения находятся в Небраске и Канзасе.

    «Внутренние» клеточные стенки

    Некоторые организмы имеют необычную структуру, в которой стенообразные материалы (т.э., структурные компоненты) происходят непосредственно внутри мембраны. Одним из примеров являются грамотрицательные бактерии, у которых есть стенка внутри мембраны, но у этих бактерий также есть вторая мембрана в ее обычном месте внутри клеточной стенки. Напротив, у динофлагеллят пластинки целлюлозы заключены в мембраны, расположенные внутри плазматической мембраны. Криптомонады имеют стенообразные гликопротеиновые пластины как внутри, так и снаружи плазматической мембраны, образуя структуру, называемую перипластом, которая уникальна для этой группы организмов.

    Кожные ткани многоклеточных организмов

    Большинство многоклеточных организмов имеют группы клеток, называемые дермальными тканями, которые образуют «кожу» организма. Эти клетки/ткани будут рассмотрены анатомически в следующей главе, но обычно они представляют собой клетки, тесно связанные друг с другом (между ними нет промежутков), так что все вместе они образуют границу организма. Часто эти клетки имеют различные компоненты в своей клеточной стенке (например, кутин, суберин, лигнин) и/или вырабатывают секрет снаружи (кутикула, см. ниже), который важен для их функционирования.Кроме того, многие многоклеточные организмы производят структуры, органы, которые имеют специализированные границы, важные для их роли. В неживой жизни наиболее распространены органы, связанные с размножением, например, споровые оболочки (спорангии), плоды и семена. «Кожа» этих структур может быть важна для защиты структур внутри, например, спорангий мхов, внешняя сторона желудя (плодовая стенка), кожура семян яблони (в последних двух случаях это отложения лигнина). в клеточных стенках клеток дермы, что особенно важно).«Кожа» репродуктивных структур должна в конечном итоге открыться и позволить рассредоточение/высвобождение своего содержимого, а иногда особенности «кожи» активно участвуют в рассеивании его содержимого (см. ниже обсуждение «взрывных» движений). В других ситуациях проницаемость покрытия, в частности количество поступающей воды/кислорода, может существенно повлиять на поведение закрытых конструкций.

    Специализированные покрытия

    Некоторые организмы/колонии организмов покрывают себя или часть себя каким-либо покрытием. Ряд водорослей и бактерий покрывают себя полисахаридным гелем снаружи клеточной стенки. Ярким примером этого являются некоторые виды Nostoc , колониальной нитевидной цианобактерии, которая иногда образует желеобразные пластины или сферы, которые могут достигать нескольких сантиметров в поперечнике (рис. 7). Основная масса сферы представляет собой полисахаридный секрет, откладывающийся вне клеточных стенок отдельных клеток. Покрытия могут быть важны для организма по целому ряду причин, в том числе: удержание воды, защита, адгезия к субстрату, сохранение целостности колонии клеток, плавучесть.Подобные покрытия иногда важны для образования биопленок, сообществ из одного или нескольких организмов, включая бактерии, археи, грибы и другие, которые покрывают поверхности (например, зубной налет) и иногда важны с экологической точки зрения и для заболеваний человека).

    Рис. 7 Nostoc , цианобактерия, может образовывать сферические структуры размером до нескольких сантиметров (левое фото) в результате секреции полисахаридов. На фото справа показаны нити водоросли, промежутки между нитями заполнены выделениями полисахаридного гидрогеля.

    Кутикула

    Большинство растений, представляющих собой наземные организмы, подвергающиеся воздействию  высыхающей атмосферы, имеют внешнее покрытие, называемое кутикулой (рис. 8), которое уменьшает потерю воды. Кутикула представляет собой сложную смесь химических веществ, включая кутин (упомянутый выше как компонент некоторых клеточных стенок) и другие подобные (гидрофобные) компоненты.Кутикула гораздо более непроницаема для воды (у нее высокое сопротивление движению воды), чем мембрана, потому что она значительно толще, а также потому, что через нее не проходят белки. Высокая устойчивость кутикулы к движению воды важна, потому что она уменьшает потерю воды из растений в атмосферу. Однако кутикула непроницаема и для газов, в частности для углекислого газа, и эта особенность имеет важные последствия для фотосинтезирующих растений. Кутикула вырабатывается клетками на внешней стороне растения, а внешняя часть клеточных стенок этих клеток имеет обширные отложения кутина. Кроме того, гидрофобные материалы откладываются полностью за пределами клеточной стенки (вне области, где присутствуют микрофибриллы целлюлозы). Механизм, посредством которого материалы могут откладываться за пределами клеточных стенок, до конца не ясен.

    Рис. 8. Листья хосты, демонстрирующие гидрофобную природу кутикулы, которая заставляет воду собираться в сферы.

    Помимо уменьшения потери воды, кутикула представляет собой физический барьер для проникновения организмов в растения, а также служит для поглощения и отражения УФ-излучения, тем самым защищая ткани внутри.Кроме того, сухость кутикулы, наряду с другими специфическими химическими особенностями, делает ее очень негостеприимным местом для роста других организмов, усиливая ее защитную функцию. Кутикула многих растений может быть разорвана в результате роста изнутри (обсуждается позже). В этих случаях защита кутикулы заменяется новым слоем или слоями клеток, которые производятся с суберином в их клеточных стенках, образуя внешнюю часть того, что мы знаем как кору.

    Спрополленин

    Пыльцевые зерна (семенных растений) и споры различных организмов покрыты спорополленином, химическим веществом, которое особенно устойчиво к разложению и, как считается, играет важную роль в защите от высыхания, окисления и ферментативного разложения.Именно устойчивость спорополленина к распаду позволяет сохранить и распознать пыльцу, захороненную несколько сотен миллионов лет назад в отложениях. Его точная химическая природа не установлена ​​(отчасти потому, что его очень трудно расщепить!), но он имеет некоторое сходство с кутином в том, что содержит углеводородные компоненты, а также фенольные компоненты.

    Граничное разнообразие

    В следующей таблице приведены граничные материалы для организмов, которые мы рассматриваем (плюс несколько других), сгруппированных по тому, являются ли они одноклеточными или многоклеточными и имеют ли они клеточную стенку.

    Стол 1
    Пограничный и тип организма Организмы Характеристики
    Одноклеточные бесстеночные организмы Некоторые группы бактерий В основном паразиты
    Клеточные слизевики В некоторых частях своего жизненного цикла у них есть стены
    Плазмодиальные слизевики Как гигантская амеба
    Эвгленоиды Нет стенки, но мембрана укреплена белковыми нитями, образующими структуру, называемую пелликулой, часто с параллельными исчерченностями снаружи
    Криптомонады Стеноподобные материалы (гликопротеины) как внутри, так и снаружи плазматической мембраны, образующие структуру, называемую перипластом.
    Динофлагелляты Часто имеют несколько «пластин» целлюлозы, расположенных внутри клеточной мембраны
    Многоклеточные организмы с клетками без стенок Животные У многих есть покрытия («кожа»), представляющие собой группы клеток
    Одноклеточные организмы с какой-либо клеточной стенкой Бактерии (большинство), включая все цианобактерии Wall содержит пептидогликановый полимер с полисахаридными и аминокислотными компонентами.У некоторых бактерий есть вторая, «внешняя мембрана» за пределами пептидогликанового слоя 90–240.
    Археи Стенка содержит полимер, аналогичный пептидогликану, с полисахаридными и аминокислотными компонентами
    Диатомовые водоросли Стена сделана из кремнезема (SiO 2 ) — Кремний (Si) — это элемент, который большинство организмов не накапливает. Стенка также отличается тем, что она не органическая (то есть на основе углерода), не впитывает воду и очень жесткая
    (некоторые) Зеленые водоросли (Chlorophyta) Разнообразие материалов стенок (а иногда и отсутствие вообще) Стенки многих зеленых водорослей содержат целлюлозу, полимер глюкозы
    Гаптофиты (кокколитофоры) Стенка состоит из круглых пластинок карбоната кальция вне клеточной мембраны
    Хлебные формы (Zygomycota) Клеточные стенки состоят из хитина, полимера ацетилглюкозаминовых звеньев (в основном сахарных звеньев с присоединенным азотом).Такой же материал содержится в экзоскелете насекомых и моллюсков.
    Формы для воды (Oomycota) Клеточные стенки содержат целлюлозу, полимер глюкозных звеньев.
    Многоклеточные организмы с клеточными стенками Клубневые грибы (Basidiomycota) Как и у всех грибов и хлебных плесеней, клеточная стенка состоит из хитина, полимера ацетилглюкозаминовых звеньев (в основном сахарных звеньев с присоединенным азотом).
    Сумчатые грибы (Ascomycota) То же, что у плаунов
    Красные водоросли (Rhodophyta) Wall содержит целлюлозу и сульфатированные полисахариды.
    Бурые водоросли (Phaeophyta) Wall содержит небольшое количество целлюлозы с большим количеством альгината, полисахаридного полимера, состоящего из уроновых (сахарно-кислотных) звеньев
    Зеленые водоросли (Chlorophyta) Стенка различается, но некоторые из них содержат целлюлозу в качестве основного компонента; другие зеленые водоросли имеют маннаны (полимеры маннозы), ксиланы (полимеры ксилозы), гликопротеиновые полимеры, а некоторые вообще не имеют стенок
    Растения (мхи, хвойные, цветковые) Клеточная стенка содержит нити кристаллической целлюлозы, соединенные полимерами гемицеллюлозы и погруженные в полимеры пектина. Многие растительные клетки развивают внутреннюю вторичную клеточную стенку, содержащую целлюлозу и лигнин, сложный фенольный полимер.

    Клеточные стенки, клеточные мембраны и структурная целостность

    Одна из причин, по которой граница организма важна, заключается в том, что граница сопротивляется физическим силам, действующим на организм. Эти силы могут исходить извне (например, ветер, гравитация) или изнутри (внутреннее давление). Для одноклеточных организмов именно прочность границы предотвращает (или допускает) деформацию, которая могла бы возникнуть в результате действия этих сил.Для многоклеточных организмов именно границы отдельных клеток, а также их связи друг с другом определяют, как организм будет реагировать на внешние силы.

    Осмотические силы

    Распространенным фактором, который может вызвать изменение формы клетки, является «осмотическое разрушение», вызванное осмосом, диффузией воды. При прочих равных условиях (подробнее в главе 22) вода перемещается путем диффузии из областей, где она более чистая (т. е. содержит меньше растворенных веществ), в области, где она менее чистая (имеет больше растворенных веществ).Поскольку живые существа приобретают и производят растворенные вещества, а непроницаемость клеточной мембраны позволяет этим растворенным веществам концентрироваться внутри клеток, клетки часто оказываются в ситуациях, когда вода может спонтанно попасть в них. Клеточная мембрана мало сопротивляется расширению и не способна растягиваться. Следовательно, клетки/организмы, имеющие только мембрану, лопнут при воздействии чистой воды или любой воды, которая чище, чем вода внутри организма, если только у них нет механизмов для удаления воды.Наличие клеточной стенки снаружи мембраны решает эту проблему, поскольку она сопротивляется расширению. Это позволяет клетке создавать давление, и это давление предотвращает попадание большего количества воды (обратите внимание, что диффузия НЕ зависит только от различий в чистоте, как это часто описывается. Она также зависит от давления, подробнее в главе 24). Важно отметить, что прочность, необходимая для сопротивления расширению, является «предельной» прочностью. Клетка «сопротивляется» поглощению воды, поскольку компоненты стенки (например,г., микрофибриллы целлюлозы или хитина) устойчивы к растяжению.

    Если бы клетка с клеточной стенкой находилась в среде, вызывающей потерю воды, например, в водной среде с высоким содержанием растворенных веществ или в наземной среде, где организмы теряют воду в высыхающую атмосферу, вода диффундировала бы наружу, а присутствие Стенка не предотвратила бы коллапс цитозоля, если бы мембрана не была каким-то образом приклеена к клеточной стенке, чтобы предотвратить это. Это не так. Кроме того, для растительных клеток только с первичными клеточными стенками (без усиления лигнином) или клеток грибов стенка не сильно устойчива к сжатию, и если вода покидает клетку, клетка уменьшается в размерах (коллапсирует).Обратите внимание, что хотя волокна целлюлозы обладают высокой прочностью на растяжение, они не очень устойчивы к сжатию, т. е. имеют небольшую прочность на сжатие. Рассмотрим струну (которая часто представляет собой набор микрофибрилл целлюлозы): вы можете тянуть за струну, и она сопротивляется растяжению, но ее очень легко сжать, она имеет очень небольшую прочность на сжатие.

    Стены и «структурная целостность»

    Клетки и организмы нуждаются в прочности на сжатие, чтобы: (1) обеспечить защиту от определенных хищников, которые хотели бы взломать их, чтобы добраться до вкусностей внутри, и (2) позволить организму/клетке противостоять различным силам в окружающей среде, e .г., гравитация. Силы сопротивления становятся более значительными, если организмы больше, особенно для организмов в земной среде, где окружающая среда (воздух) обеспечивает небольшую поддержку. В земной среде организмы будут разрушаться под действием силы тяжести, если они превышают несколько сантиметров в высоту, если только у них нет структурной прочности, чтобы противостоять ей. Трехмерные материалы стенок (например, пептидогликан, карбонат кальция, диоксид кремния) могут сопротивляться сжатию, но эти материалы стенок присутствуют только в очень маленьких организмах. Растения «большие» и наземные, как они сопротивляются гравитации? Стены из лигнина, еще одного трехмерного материала, будут сопротивляться сжатию, но не все растительные клетки имеют лигнин. Растительные клетки, лишенные лигнина, обладают структурной целостностью по отношению к силе тяжести благодаря сочетанию воды, мембраны, которая «удерживает» растворенные вещества, но допускает движение воды, и клеточной стенки, обладающей прочностью на растяжение. Воду очень трудно сжать, если она содержится в чем-то, что не позволяет воде улетучиваться. Казалось бы, вода должна иметь возможность «выдавливаться» из клеток силой тяжести, но этого не происходит, потому что движение воды наружу, когда клетка сжимается и нагнетается силой тяжести, уравновешивается движением воды внутрь за счет силы тяжести. чистота (низкая чистота воды внутри из-за растворенных веществ, глава 24).Подводя итог: растительные клетки без лигнина сопротивляются силе тяжести, потому что они несжимаемы (высокая прочность на сжатие) и расположены внутри избирательно проницаемой мембраны, окруженной клеточной стенкой с прочностью на растяжение.

    Эта особенность строения проявляется в увядающих растениях. Лишившись запаса воды, многие растения не в состоянии противостоять силе тяжести и сохранять свою структуру. Клетки, в основном только с первичными клеточными стенками (без лигнина), сами по себе не могут сопротивляться сжатию, им нужна вода, и при повторном поливе увядшее растение снова устоит против силы тяжести (рис.9). Древесные растения, по крайней мере, древесные части древесных растений, а также некоторые травянистые растения не увядают, потому что у них есть клетки с вторичными стенками, содержащими лигнин, который обеспечивает прочность на сжатие, чтобы противостоять силам гравитации.

    Рис. 9 Увядшие растения. Растение справа лишилось воды и потеряло способность сопротивляться силе тяжести, из-за чего листья поникли. При повторном поливе растение способно восстановить давление в своих клетках и снова восстановить свою нормальную форму.Способность сопротивляться гравитации является результатом сочетания клеточной мембраны, клеточной стенки с диффузией воды, создающей клетки под давлением.

    Хотя большинство клеточных стенок сопротивляются расширению, это сопротивление не является абсолютным, и клетки могут до некоторой степени поддаваться (т. е. расширяться) при повышении внутри них давления. Податливость клеточной стенки бывает как упругой (стенка поддается, но возвращается в исходную форму при устранении силы внутреннего давления), так и пластической (стенка поддается, но не возвращается к исходной форме при уменьшении внутреннего давления). ).Поскольку клеточные стенки присутствуют даже во вновь созданных клетках, пластическая деформация необходима для клеточного роста.

    Учитывая, что ствол дерева толкает ветер, наветренная сторона нуждается в прочности на растяжение, а подветренная сторона — на сжатие. Одревесневшие стебли почти полностью состоят из одревесневших клеток, которые обладают как прочностью на растяжение за счет целлюлозы, так и прочностью на сжатие за счет лигнина. Такой композитный материал сравним с «армированным» бетоном (бетон, залитый вокруг проволоки/стальных стержней) или стекловолокном (смола, залитая вокруг стекловолокна), где матрица из бетона/смолы обеспечивает прочность на сжатие, а волокна из проволоки/стекла обеспечивают прочность на растяжение. прочность.Более того, лигнин в растительных клетках откладывался, когда целлюлоза находилась под напряжением, потому что клетка находилась под давлением, когда лигнин откладывался во вторичной клеточной стенке. При этом получается композитный материал, такой как предварительно напряженный бетон, бетон, полученный путем заливки бетоном стальных тросов, находящихся под напряжением. Предварительно напряженный бетон обладает большей прочностью по сравнению с обычным железобетоном. Наконец, ствол дерева, дуемый ветром, не только должен иметь структурно прочные клетки, клетки должны также прилипать друг к другу, потому что разделение между клетками приведет к структурному разрушению, и действительно, когда стволы ломаются или древесина выходит из строя, это происходит из-за разделения. между отдельными ячейками, а также сбои внутри отдельных ячеек.

    Границы и движения организма

    Организмы передвигаются, манипулируя своими границами относительно окружающей среды. Для знакомых организмов (львов, тигров и медведей) это делается с помощью придатков (ноги, плавники, щупальца), положение которых регулируется изнутри. Это сравнимо с движением, вызываемым жгутиками и ресничками, которые являются расширениями границ клеток, которые часто обеспечивают подвижность одноклеточным организмам, включая большинство рассматриваемых здесь групп: большинство архей (e.грамм. Halobacterium ), большинство бактерий (например, Agrobacterium , Rhizobium , Rhizobium ), Euglenoids (E.g. EUGLENA), Динофлагеллы (например, Goneaulax ), Cryptomonads, некоторые из зеленых водорослей (например, Chlamydomonas ). Жгутики и подвижность жгутиков обычно обнаруживаются в репродуктивных клетках (например, сперматозоидах, зооспорах) большинства многоклеточных организмов, и, как рассмотрено в главе 2, эти клетки можно считать организмами. Таким образом, жгутиковая подвижность почти повсеместна, отсутствует только у нескольких групп, все они «неживые», отсутствуют у всех красных водорослей, у всех цветковых растений (и почти у всех семенных растений), почти у всех грибов (за исключением некоторых хитрид) и почти все диатомовые.


    Но есть и другие средства передвижения, и разнообразие организмов, которые мы рассматриваем, иллюстрирует разнообразие механизмов движения, все из которых, как и движение жгутиков, связаны с манипулированием границами. Некоторые примеры приведены ниже:

    Подвижность жгутиков

    Цитоплазматический поток

    Как и амебы, амебоидные клетки клеточных слизевиков перемещаются, толкая и вытягивая свою границу с помощью микротрубочек, сохраняя постоянный объем зверя при изменении его формы.Это позволяет им перемещаться в окружающей среде или обтекать определенный продукт питания. Плазмодиальные слизевики , хотя и намного крупнее и многоядернее, способны двигаться аналогичным образом. Видно, что их цитозоль течет вперед и назад, но в большей степени в одном направлении, толкая организм в направлении большего потока.

    Движение Эвглены

    Организмы из группы Euglena могут двигаться как с помощью жгутиков, так и с помощью движения, которое включает в себя изменение своей формы, сравнимое с амебой или слизевиком.

    Рост

    Грибы и растения перемещаются путем роста, что требует расширения границ на новую территорию. Этот процесс будет рассмотрен позже, но он требует растяжения отдельных клеток, достигаемого давлением внутри этих клеток, превышающим прочность на растяжение клеточной стенки, а также превышающим сопротивление движению, обеспечиваемое средой, через которую они движутся (например, почвой). ).

    Устьичное движение

    Сосудистые растения и некоторые несосудистые растения обладают способностью изменять форму пар клеток (замыкающих клеток) в кожной ткани (обычно) листьев, тем самым открывая поры (устьица) на поверхности листа.Это достигается за счет изменения уровня гидратации клеток, тем самым изменяя их давление и форму и, в свою очередь, открывая дыру между ними. Движение устьиц связано с двумя темами этой главы: (1) изменение формы замыкающих клеток является следствием асимметричного отложения микрофибрилл целлюлозы в клеточных стенках, (2) открытие устьиц резко меняет проницаемость дермы для углекислого газа и воды. , позволяя воде выходить из листа и проникать углекислому газу.

    Листовка/органное движение

    В дополнение к движению путем роста, ряд растений способны двигать придатками, обычно листьями.Это осуществляется аналогично работе устьиц: изменением степени гидратации отдельных клеток и групп клеток, тем самым изменением их давления и объема и, в свою очередь, изменением их формы. У цветковых растений изменение формы клеток происходит в специальных клетках в точках поворота, которые позволяют листьям двигаться. У мхов изменение клеточной формы происходит во всех клетках «листьев» (микрофиллов), иногда заставляя их скручиваться и скручиваться рядом с основной осью мха.У большинства мхов также есть придатки, называемые перистомными зубами, на конце спорообразующей капсулы. Изменения гидратации клеток в этих зубах меняют их форму, что позволяет капсуле закрываться в периоды высокой влажности, когда вероятность рассеивания спор меньше, и открываться в периоды низкой влажности, когда вероятность распространения спор выше. рассеянный. Хотя это и не граничное движение, аналогичный механизм и движение происходит с группами клеток, называемыми элатерами, которые присутствуют в спорангиях (контейнерах, где образуются споры) хвощей и печеночников и движение которых способствует рассеиванию спор.

    «Взрывные» движения

    Ранее уже упоминалось, что по мере того, как клетки поглощают воду и расширяются, изменение размера может быть эластичным, и в этом случае энергия накапливается в стенке; эта энергия может быть использована, чтобы вызвать движение. Такое накопление энергии и результирующее движение играют важную роль в распространении спор и семян. Контейнер, который может быть клеткой (например, базидий плаунов (Basidiomycota) или может быть контейнером со стенкой из кожных клеток (плоды карликовой омелы или огурца, оба цветковых растения), становится под давлением и накапливает энергию в стена(и).Затем часть стенки (стенок) разрывается, и давление быстро сбрасывается, выталкивая содержимое (споры или семена). Аналогичное явление происходит в Pilobolus , хлебной плесени ( Zygomycota ), за исключением того, что выбрасывается весь контейнер со спорами (спорангий), иногда вместе с другими организмами. Обезвоживание также может привести к движению. Клетки в стенках плодов некоторых плодов (например, гамамелиса), а также в контейнерах для спор (спорангии) многих папоротников обезвоживаются по мере созревания плодов/спорангиев.Дегидратация приводит к усадке, которой сопротивляется когезионная прочность воды, связанной с материалами клеточных стенок. По мере того, как теряется все больше и больше воды, накапливается все больше и больше силы. В конце концов сила превышает когезионную силу воды в стенках клеток, что снова приводит к разрыву структуры. Это часто сопровождается чрезвычайно быстрым изменением формы капсулы плода/споры, что может привести к принудительному высвобождению семян/спор, подобно катапульте.

    Границы и коммуникация/ощущение

    И последнее, что касается границ, это то, что они играют роль в восприятии окружающей среды и общении между организмами.Организмы должны ощущать свое окружение, а это означает, что либо сигналы должны пройти через границу, либо, альтернативно, существует сенсорная молекула, которая проходит через границу и позволяет молекулярному взаимодействию снаружи вызывать отклик внутри. Обе эти вещи случаются. Дело также в том, что важные сигналы активно транспортируются из организмов и что некоторые сигналы являются компонентами границ (например, соединения клеточной стенки или производные ферментативного действия на соединения клеточной стенки).Отличным примером этого является связь между Rhizobium, бактериями, фиксирующими азот, и растениями, с которыми они связаны.

    15.3: Плоские черви, нематоды и членистоногие

    Название «членистоногие» означает «сочлененные ноги», что точно описывает каждый из огромного числа видов, принадлежащих к этому типу. Членистоногие доминируют в животном мире: около 85 процентов известных видов, многие из которых до сих пор не обнаружены или не описаны. Основными характеристиками всех животных этого типа являются функциональная сегментация тела и наличие сочлененных придатков (рис. \(\PageIndex{4}\)).Как представители Ecdysozoa, членистоногие также имеют экзоскелет, состоящий в основном из хитина. Членистоногие являются крупнейшим типом в мире животных с точки зрения количества видов, и насекомые составляют единственную самую большую группу в этом типе. Членистоногие являются настоящими кишечнополостными животными и демонстрируют простостомическое развитие.

    Физиологические процессы членистоногих

    Уникальной особенностью членистоногих является наличие сегментированного тела со слиянием определенных наборов сегментов, дающих начало функциональным сегментам.Сросшиеся сегменты могут образовывать голову, грудь и брюшко, или головогрудь и брюшко, или голову и туловище. Целом имеет форму гемоцеля (или кровяной полости). Открытая кровеносная система, в которой кровь омывает внутренние органы, а не циркулирует по сосудам, регулируется двухкамерным сердцем. Дыхательные системы различаются в зависимости от группы членистоногих: насекомые и многоножки используют ряд трубок (трахей), которые разветвляются по всему телу, открываются наружу через отверстия, называемые дыхальцами, и осуществляют газообмен непосредственно между клетками и воздухом в трахеях. .Водные ракообразные используют жабры, паукообразные — «книжные легкие», а водные хелицераты — «книжные жабры». Книжные легкие паукообразных представляют собой внутренние стопки чередующихся воздушных карманов и ткани гемоцеля, имеющие форму страниц книги. Книжные жабры ракообразных представляют собой внешние структуры, похожие на книжные легкие, со стопками листообразных структур, которые обмениваются газами с окружающей водой (рис. \(\PageIndex{5}\)).

    Рисунок \(\PageIndex{5}\): Книжные легкие (а) паукообразных состоят из чередующихся воздушных карманов и ткани гемоцеля в форме стопки книг. Книжные жабры (b) ракообразных похожи на книжные легкие, но расположены снаружи, так что может происходить газообмен с окружающей водой. (кредит a: модификация работы Райана Уилсона на основе оригинальной работы Джона Генри Комстока; кредит b: модификация работы Ангела Шаца)

    Arthropod Diversity

    Тип

    Членистоногие включает животных, успешно заселивших наземные, водные и воздушные среды обитания. Тип далее подразделяется на пять подтипов: Trilobitomorpha (трилобиты), Hexapoda (насекомые и родственники), Myriapoda (многоножки, многоножки и родственники), Crustacea (крабы, омары, раки, изоподы, ракушки и некоторые виды зоопланктона) и Chelicerata. (мечехвосты, паукообразные, скорпионы и долгоножки).Трилобиты — это вымершая группа членистоногих, существовавшая с кембрийского периода (540–490 миллионов лет назад) до вымирания в пермском периоде (300–251 миллион лет назад), которые, вероятно, наиболее тесно связаны с хелицератами. 17 000 описанных видов были идентифицированы по окаменелостям (рис. \(\PageIndex{4}\)).

    У Hexapoda шесть ног (три пары), как следует из их названия. Сегменты шестиногих сливаются в голову, грудную клетку и брюшко (рис. \(\PageIndex{6}\)). На груди расположены крылья и три пары ног.Насекомые, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, такие как муравьи, тараканы, бабочки и пчелы, являются примерами Hexapoda.

    Рисунок \(\PageIndex{6}\): В этой базовой анатомии шестиногих обратите внимание, что насекомые имеют развитую пищеварительную систему (желтый), дыхательную систему (синий), систему кровообращения (красный) и нервную систему. система (фиолетовый). Подтип

    Myriapoda включает членистоногих, количество ног которых может варьироваться от 10 до 750. Этот подтип включает 13 000 видов; наиболее часто встречающиеся примеры — многоножки и многоножки.Все многоножки — наземные животные, предпочитающие влажную среду (рис. \(\PageIndex{7}\)).

    Рисунок \(\PageIndex{7}\): (a) Многоножка Scutigera coleoptrata имеет до 15 пар ног. (b) Эта североамериканская многоножка ( Narceus americanus ) имеет много ног, хотя и не одну тысячу, как можно было бы предположить из ее названия. (кредит a: модификация работы Брюса Марлина; кредит b: модификация работы Кори Занкера)

    Ракообразные, такие как креветки, омары, крабы и раки, являются доминирующими водными членистоногими.Несколько ракообразных являются наземными видами, такими как клопы-таблетки или клопы-свинейки. Количество описанных видов ракообразных составляет около 47 000. 1

    Хотя основной план тела ракообразных похож на Hexapoda — голова, грудь и брюшко — голова и грудь могут сливаться у некоторых видов, образуя головогрудь, которая покрыта пластиной, называемой панцирем (рис. Индекс страницы{8}\)). Экзоскелет многих видов также насыщен карбонатом кальция, что делает его даже прочнее, чем у других членистоногих.У ракообразных открытая кровеносная система, в которой кровь перекачивается в гемоцель дорсальным сердцем. Большинство ракообразных обычно раздельнополы, но некоторые, например ракушки, могут быть гермафродитами. Серийный гермафродитизм, при котором гонады могут переключаться с выработки сперматозоидов на яйцеклетки, также встречается у некоторых видов ракообразных. Личиночные стадии наблюдаются в раннем развитии многих ракообразных. Большинство ракообразных плотоядны, но часто встречаются детритофаги и фильтраторы.

    Рисунок \(\PageIndex{8}\): Раки являются примером ракообразных.У него есть панцирь вокруг головогруди и сердце в дорсальной области грудной клетки. (кредит: Джейн Уитни)

    Подтип Chelicerata включает таких животных, как пауки, скорпионы, мечехвосты и морские пауки. Этот подтип преимущественно наземный, хотя существуют и морские виды. Приблизительно 103 000 2 описанных видов включены в подтип Chelicerata.

    Тело хелицератов может быть разделено на две части и не всегда различима отчетливая «голова».Тип получил свое название от первой пары придатков: хелицер (Рисунок \(\PageIndex{9}\) a ), которые представляют собой специализированные ротовые органы. Хелицеры в основном используются для питания, но у пауков они обычно модифицированы для введения яда в жертву (рис. \(\PageIndex{9}\) b ). Как и у других представителей членистоногих, хелицераты также используют открытую систему кровообращения с трубчатым сердцем, которое перекачивает кровь в большой гемоцель, омывающий внутренние органы.Водные хелицераты используют жаберное дыхание, тогда как наземные виды используют либо трахеи, либо книжные легкие для газообмена.

    Рисунок \(\PageIndex{9}\): (a) Хелицеры (первый набор придатков) хорошо развиты у Chelicerata, к которым относятся скорпионы (a) и пауки (b). (кредит а: модификация работы Кевина Уолша; кредит б: модификация работы маршала Хедина)

    КОНЦЕПЦИЯ В ДЕЙСТВИИ

    Щелкните этот урок по членистоногим, чтобы изучить интерактивные карты среды обитания и многое другое.

    типов скелетных систем — биология

    OpenStaxCollege

    [латексная страница]

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Обсудите различные типы скелетных систем
    • Объясните роль скелетной системы человека
    • Сравните и сопоставьте различные системы скелета

    Скелетная система необходима для поддержки тела, защиты внутренних органов и обеспечения движения организма. Существуют три различных конструкции скелета, выполняющих эти функции: гидростатический скелет, экзоскелет и эндоскелет.

    Гидростатический скелет представляет собой скелет, образованный заполненным жидкостью отсеком внутри тела, называемым целомом. Органы целома поддерживаются водной жидкостью, которая также сопротивляется внешнему сжатию. Этот отсек находится под гидростатическим давлением из-за жидкости и поддерживает другие органы организма. Этот тип скелетной системы встречается у животных с мягким телом, таких как морские анемоны, дождевые черви, книдарии и другие беспозвоночные ([ссылка]).

    Скелет морской звезды с красными выступами ( Protoreaster linckii ) является примером гидростатического скелета. (кредит: «Амада44»/Викисклад)


    Движение в гидростатическом скелете обеспечивается мышцами, окружающими целом. Мышцы гидростатического скелета сокращаются, чтобы изменить форму целома; давление жидкости в целоме вызывает движение. Например, дождевые черви передвигаются за счет волн мышечных сокращений скелетной мускулатуры стенки тела гидростатического скелета, называемых перистальтикой, которые попеременно укорачивают и удлиняют тело.Удлинение тела удлиняет передний конец организма. У большинства организмов есть механизм фиксации в субстрате. Затем укорачивание мышц тянет заднюю часть тела вперед. Хотя гидростатический скелет хорошо подходит для беспозвоночных организмов, таких как дождевые черви и некоторые водные организмы, он не является эффективным скелетом для наземных животных.

    Экзоскелет — внешний скелет, состоящий из твердой оболочки на поверхности организма.Например, панцири крабов и насекомых являются экзоскелетами ([ссылка]). Этот тип скелета обеспечивает защиту от хищников, поддерживает тело и позволяет двигаться за счет сокращения прикрепленных мышц. Как и у позвоночных, мышцы должны пересекать сустав внутри экзоскелета. Укорочение мышцы изменяет соотношение двух сегментов экзоскелета. У членистоногих, таких как крабы и омары, экзоскелеты на 30–50 процентов состоят из хитина, полисахаридного производного глюкозы, прочного, но гибкого материала.Хитин секретируется клетками эпидермиса. Экзоскелет дополнительно укрепляется за счет добавления карбоната кальция в такие организмы, как омары. Поскольку экзоскелет бесклеточный, членистоногие должны периодически сбрасывать свой экзоскелет, потому что экзоскелет не растет по мере роста организма.

    Мышцы, прикрепленные к экзоскелету хеллоуинского краба ( Gecarcinus quadratus ), позволяют ему двигаться.


    Эндоскелет — это скелет, состоящий из твердых минерализованных структур, расположенных в мягких тканях организмов.Примером примитивной эндоскелетной структуры являются спикулы губок. Кости позвоночных состоят из тканей, тогда как у губок настоящих тканей нет ([ссылка]). Эндоскелеты обеспечивают поддержку тела, защищают внутренние органы и позволяют двигаться за счет сокращения мышц, прикрепленных к скелету.

    Скелеты людей и лошадей являются примерами эндоскелетов. (кредит: Росс Мерфи)


    Скелет человека представляет собой эндоскелет, состоящий из 206 костей взрослого человека.У него пять основных функций: обеспечение поддержки тела, хранение минералов и липидов, производство клеток крови, защита внутренних органов и обеспечение движения. Костная система позвоночных делится на осевой скелет (состоящий из черепа, позвоночного столба и грудной клетки) и добавочный скелет (состоящий из плеч, костей конечностей, грудного и тазового пояса).

    Ссылка на обучение


    Посетите интерактивный сайт тела, чтобы построить виртуальный скелет: выберите «скелет» и нажмите на действие, чтобы разместить каждую кость.

    Осевой скелет образует центральную ось тела и включает кости черепа, косточки среднего уха, подъязычную кость горла, позвоночник и грудную клетку (грудную клетку) ([ссылка]). Функция осевого скелета заключается в обеспечении поддержки и защиты головного и спинного мозга и органов брюшной полости тела. Он обеспечивает поверхность для прикрепления мышц, приводящих в движение голову, шею и туловище, осуществляющих дыхательные движения и стабилизирующих части аппендикулярного скелета.

    Осевой скелет состоит из костей черепа, косточек среднего уха, подъязычной кости, позвоночного столба и грудной клетки. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)


    Череп

    Кости черепа поддерживают структуры лица и защищают мозг. Череп состоит из 22 костей, которые делятся на две категории: черепные кости и лицевые кости. Кости черепа — это восемь костей, образующих полость черепа, которая окружает головной мозг и служит местом прикрепления мышц головы и шеи.К восьми черепным костям относятся лобная кость, две теменные кости, две височные кости, затылочная кость, клиновидная кость и решетчатая кость. Хотя у эмбриона и плода кости развивались раздельно, у взрослого они плотно сращены с соединительной тканью и соседние кости не двигаются ([ссылка]).

    Кости черепа поддерживают структуры лица и защищают мозг. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)


    Слуховые косточки среднего уха передают звуки из воздуха в виде колебаний на заполненную жидкостью улитку.Каждая слуховая косточка состоит из трех костей: молоточка, наковальни и стремени. Это самые маленькие кости в организме, и они уникальны для млекопитающих.

    Четырнадцать лицевых костей образуют лицо, обеспечивают полости для органов чувств (глаз, рта и носа), защищают входы в пищеварительный и дыхательный тракты и служат точками прикрепления лицевых мышц. К 14 лицевым костям относятся носовые кости, верхнечелюстные кости, скуловые кости, небные кости, сошник, слезные кости, нижние носовые раковины и нижняя челюсть.Все эти кости встречаются парами, кроме нижней челюсти и сошника ([ссылка]).

    Кости черепа, включая лобную, теменную и клиновидную кости, покрывают верхнюю часть головы. Лицевые кости черепа образуют лицо и обеспечивают полости для глаз, носа и рта.


    Хотя подъязычная кость не встречается в черепе, она считается составной частью осевого скелета. Подъязычная кость лежит ниже нижней челюсти в передней части шеи. Он действует как подвижная основа для языка и связан с мышцами челюсти, гортани и языка.Нижняя челюсть сочленяется с основанием черепа. Нижняя челюсть контролирует вход в дыхательные пути и кишечник. У животных с зубами нижняя челюсть приводит поверхности зубов в контакт с зубами верхней челюсти.

    Позвоночник

    Позвоночный столб, или позвоночник, окружает и защищает спинной мозг, поддерживает голову и действует как точка крепления ребер и мышц спины и шеи. Позвоночный столб взрослого человека состоит из 26 костей: 24 позвонков, крестца и копчика.У взрослых крестец обычно состоит из пяти позвонков, которые сливаются в один. Копчик обычно состоит из 3–4 позвонков, которые срастаются в один. Примерно в возрасте 70 лет крестец и копчик могут срастаться. Мы начинаем жизнь примерно с 33 позвонками, но по мере нашего роста несколько позвонков сливаются воедино. Взрослые позвонки далее делятся на 7 шейных позвонков, 12 грудных позвонков и 5 поясничных позвонков ([ссылка]).

    (а) Позвоночный столб состоит из семи шейных позвонков (C1–7), двенадцати грудных позвонков (Th2–12), пяти поясничных позвонков (L1–5), крестцовой кости и копчика.(b) Изгибы позвоночника увеличивают силу и гибкость позвоночника. (кредит а: модификация работы Уве Гилле на основе оригинальной работы Анатомия Грея; кредит б: модификация работы NCI, NIH)


    Тело каждого позвонка имеет в центре большое отверстие, через которое проходят нервы спинного мозга. На каждой стороне также имеется выемка, через которую спинномозговые нервы, обслуживающие тело на этом уровне, могут выходить из спинного мозга. Позвоночный столб у взрослых мужчин составляет примерно 71 см (28 дюймов) и изогнут, что видно при виде сбоку.Названия изгибов позвоночника соответствуют области позвоночника, в которой они происходят. Грудной и крестцовый изгибы вогнуты (изогнуты внутрь относительно передней части тела), а шейные и поясничные изгибы выпуклы (изогнуты наружу относительно передней части тела). Дугообразная кривизна позвоночного столба увеличивает его прочность и гибкость, позволяя ему поглощать удары как пружина ([ссылка]).

    Межпозвонковые диски, состоящие из волокнистого хряща, лежат между телами соседних позвонков от второго шейного позвонка до крестца.Каждый диск является частью сустава, который обеспечивает некоторые движения позвоночника и действует как подушка для поглощения ударов от таких движений, как ходьба и бег. Межпозвонковые диски также действуют как связки, связывающие позвонки вместе. Внутренняя часть дисков, студенистое ядро, с возрастом затвердевает и становится менее эластичной. Эта потеря эластичности снижает его способность поглощать удары.

    Грудная клетка

    Грудная клетка, также известная как грудная клетка, представляет собой скелет грудной клетки и состоит из ребер, грудины, грудных позвонков и реберных хрящей ([ссылка]).Грудная клетка охватывает и защищает органы грудной полости, включая сердце и легкие. Он также обеспечивает поддержку плечевого пояса и верхних конечностей, служит точкой крепления диафрагмы, мышц спины, груди, шеи и плеч. Изменения объема грудной клетки позволяют дышать.

    Грудина, или грудина, представляет собой длинную плоскую кость, расположенную в передней части грудной клетки. Он образован тремя костями, которые срастаются у взрослого человека. Ребра представляют собой 12 пар длинных изогнутых костей, которые прикрепляются к грудным позвонкам и изгибаются к передней части тела, образуя грудную клетку.Реберные хрящи соединяют передние концы ребер с грудиной, за исключением 11-й и 12-й пар ребер, которые свободно плавают.

    Грудная клетка, или грудная клетка, защищает сердце и легкие. (кредит: модификация работы NCI, NIH)


    Аппендикулярный скелет состоит из костей верхних конечностей (которые служат для захвата предметов и манипулирования ими) и нижних конечностей (которые обеспечивают передвижение). Он также включает в себя грудной пояс, или плечевой пояс, который прикрепляет верхние конечности к телу, и тазовый пояс, который прикрепляет нижние конечности к телу ([ссылка]).

    Аппендикулярный скелет состоит из костей грудных конечностей (руки, предплечья, кисти), тазовых конечностей (бедра, голени, стопы), грудного и тазового пояса. (кредит: модификация работы Марианы Руис Вильярреал)


    Нагрудный пояс

    Кости плечевого пояса обеспечивают точки прикрепления верхних конечностей к осевому скелету. Грудной пояс человека состоит из ключицы (или ключицы) спереди и лопатки (или лопатки) сзади ([ссылка]).

    (а) Грудной пояс у приматов состоит из ключиц и лопаток. (b) Вид сзади показывает ость лопатки, к которой прикрепляется мышца.


    Ключицы представляют собой S-образные кости, удерживающие руки на теле. Ключицы лежат горизонтально на передней части грудной клетки (грудной клетки) чуть выше первого ребра. Эти кости довольно хрупкие и подвержены переломам. Например, падение с вытянутыми руками вызывает передачу силы на ключицы, которые могут сломаться, если сила будет чрезмерной. Ключица сочленяется с грудиной и лопаткой.

    Лопатки — плоские треугольные кости, расположенные в задней части грудного пояса. Они поддерживают мышцы, пересекающие плечевой сустав. Гребень, называемый позвоночником, проходит по задней части лопатки и легко прощупывается через кожу ([ссылка]). Ось лопатки является хорошим примером костного выступа, который обеспечивает широкую область прикрепления мышц к кости.

    Верхняя конечность

    Верхняя конечность состоит из 30 костей в трех областях: рука (от плеча до локтя), предплечье (локтевая и лучевая кость), запястье и кисть ([ссылка]).

    Верхняя конечность состоит из плечевой кости плеча, лучевой и локтевой кости предплечья, восьми костей запястья, пяти костей пясти и 14 костей фаланг.


    Сочленение – это любое место, в котором соединяются две кости. Плечевая кость — самая крупная и длинная кость верхней конечности и единственная кость руки. Он сочленяется с лопаткой в ​​плечевом суставе и с предплечьем в локтевом суставе. Предплечье простирается от локтя до запястья и состоит из двух костей: локтевой и лучевой.Лучевая кость расположена вдоль латеральной (большой) стороны предплечья и сочленяется с плечевой костью в локтевом суставе. Локтевая кость расположена на медиальной стороне (со стороны мизинца) предплечья. Он длиннее радиуса. Локтевая кость сочленяется с плечевой костью в локтевом суставе. Лучевая и локтевая кости также сочленяются с костями запястья и друг с другом, что у позвоночных обеспечивает различную степень вращения запястья относительно длинной оси конечности. Рука включает восемь костей запястья (запястье), пять костей пясти (ладонь) и 14 костей фаланг (пальцев).Каждый палец состоит из трех фаланг, за исключением большого пальца, если он присутствует, у которого только две.

    Тазовый пояс

    Тазовый пояс прикрепляется к нижним конечностям осевого скелета. Поскольку он отвечает за перенос веса тела и передвижение, тазовый пояс надежно прикреплен к осевому скелету прочными связками. Он также имеет глубокие впадины с прочными связками для надежного прикрепления бедренной кости к телу. Тазовый пояс дополнительно укреплен двумя большими тазовыми костями.У взрослых тазовые кости, или кости тазика, образованы слиянием трех пар костей: подвздошной, седалищной и лобковой. Таз соединяется в передней части тела в суставе, называемом лобковым симфизом, и с костями крестца в задней части тела.

    Женский таз немного отличается от мужского таза. На протяжении поколений эволюции самки с более широким лобковым углом и большим диаметром тазового канала размножались более успешно. Следовательно, их потомство также имело тазовую анатомию, которая способствовала успешным родам ([ссылка]).

    Чтобы адаптироваться к репродуктивной способности, (а) женский таз легче, шире, мельче и имеет более широкий угол между лобковыми костями, чем (б) мужской таз.


    Нижняя конечность

    Нижняя конечность состоит из бедра, голени и стопы. К костям нижней конечности относятся бедренная кость (бедренная кость), надколенник (коленная чашечка), большеберцовая и малоберцовая кости (кости голени), предплюсны (кости лодыжки), плюсневые кости и фаланги (кости стопы) ([ссылка ]).Кости нижних конечностей толще и прочнее костей верхних конечностей из-за необходимости поддерживать весь вес тела и силы, возникающие при передвижении. В дополнение к эволюционной приспособленности кости человека будут реагировать на воздействующие на них силы.

    Нижняя конечность состоит из костей бедра (бедренной кости), надколенника (надколенника), голени (большеберцовой и малоберцовой костей), лодыжки (предплюсны) и стопы (плюсневых костей и фаланг).


    Бедренная кость или бедренная кость — самая длинная, тяжелая и крепкая кость в теле.Бедренная кость и таз образуют тазобедренный сустав на проксимальном конце. На дистальном конце бедренная кость, большеберцовая кость и надколенник образуют коленный сустав. Надколенник, или надколенник, представляет собой треугольную кость, расположенную впереди коленного сустава. Надколенник прикрепляется к сухожилию четырехглавой мышцы бедра. Улучшает разгибание колена за счет уменьшения трения. Большеберцовая кость, или большеберцовая кость, представляет собой крупную кость ноги, расположенную непосредственно под коленом. Большеберцовая кость сочленяется с бедренной костью на ее проксимальном конце, с малоберцовой костью и костями предплюсны на ее дистальном конце.Это вторая по величине кость в теле человека, которая отвечает за передачу веса тела от бедренной кости к стопе. Малоберцовая кость, или малоберцовая кость, параллельна большеберцовой кости и сочленяется с ней. Он не сочленяется с бедренной костью и не несет веса. Малоберцовая кость служит местом прикрепления мышц и образует латеральную часть голеностопного сустава.

    Предплюсны — семь костей лодыжки. Лодыжка передает вес тела с голени и малоберцовой кости на стопу.Плюсневые кости – это пять костей стопы. Фаланги — это 14 костей пальцев стопы. Каждый палец состоит из трех фаланг, за исключением большого пальца, который имеет только две ([ссылка]). Вариации существуют и у других видов; например, пястные и плюсневые кости лошади ориентированы вертикально и не соприкасаются с субстратом.

    На этом рисунке показаны кости стопы и лодыжки человека, включая плюсневые кости и фаланги пальцев.


    Соединение эволюции

    Эволюция конструкции тела для передвижения по суше
    Переход позвоночных на сушу потребовал ряда изменений в конструкции тела, поскольку движение по суше представляет ряд проблем для животных, приспособленных к передвижению в воде.Плавучесть воды обеспечивает определенную подъемную силу, и распространенной формой движения рыб являются боковые волнообразные движения всего тела. Это движение вперед и назад прижимает тело к воде, создавая движение вперед. У большинства рыб мышцы парных плавников прикрепляются к поясам внутри тела, что позволяет в некоторой степени контролировать передвижение. Когда некоторые рыбы начали выходить на сушу, они сохранили свою форму передвижения с боковыми волнами (угловидную форму). Однако вместо того, чтобы отталкиваться от воды, их плавники или ласты становились точками соприкосновения с землей, вокруг которой они вращали свое тело.

    Влияние гравитации и отсутствие плавучести на суше означало, что вес тела подвешивался на конечностях, что приводило к усилению прочности и окостенению конечностей. Влияние гравитации также потребовало изменений осевого скелета. Боковые волнистости позвоночника наземных животных вызывают деформацию кручения. Более прочный, более окостеневший позвоночник стал обычным явлением у наземных четвероногих, потому что он снижает нагрузку, обеспечивая при этом силу, необходимую для поддержки веса тела.У более поздних четвероногих позвонки стали позволять вертикальное движение, а не боковое сгибание. Еще одним изменением осевого скелета была утрата прямого соединения плечевого пояса с головой. Это уменьшило сотрясение головы, вызванное ударом конечностей о землю. Позвонки шеи также эволюционировали, чтобы обеспечить движение головы независимо от тела.

    Аппендикулярный скелет наземных животных также отличается от водных животных. Плечи прикрепляются к грудному поясу через мышцы и соединительную ткань, тем самым уменьшая сотрясение черепа.Из-за бокового волнистого позвоночного столба у ранних четвероногих конечности были расставлены в стороны, и движение происходило за счет выполнения «отжиманий». Позвонки этих животных должны были двигаться из стороны в сторону, как у рыб и рептилий. Этот тип движения требует больших мышц для перемещения конечностей к средней линии; это было почти как ходьба во время отжиманий, и это неэффективное использование энергии. У более поздних четвероногих конечности помещаются под тело, так что каждый шаг требует меньше усилий для движения вперед.Это привело к уменьшению размера приводящей мышцы и увеличению диапазона движений лопаток. Это также ограничивает движение в основном одной плоскостью, создавая движение вперед, а не движение конечностей вверх и вперед. Бедра и плечевые кости также были повернуты, так что концы конечностей и пальцев были направлены вперед, в направлении движения, а не в стороны. Помещенные под телом, конечности могут раскачиваться вперед, как маятник, создавая шаг, который более эффективен для передвижения по земле.

    Существует три типа конструкции скелета: гидростатический скелет, экзоскелет и эндоскелет. Гидростатический скелет образован заполненным жидкостью отсеком, находящимся под гидростатическим давлением; движение создается мышцами, оказывающими давление на жидкость. Экзоскелет — это жесткий внешний скелет, который защищает внешнюю поверхность организма и обеспечивает движение с помощью мышц, прикрепленных к внутренней части. Эндоскелет — это внутренний скелет, состоящий из твердой минерализованной ткани, который также обеспечивает движение за счет прикрепления к мышцам.Скелет человека представляет собой эндоскелет, состоящий из осевого и добавочного скелета. Осевой скелет состоит из костей черепа, слуховых косточек, подъязычной кости, позвоночного столба и грудной клетки. Череп состоит из восьми черепных костей и 14 лицевых костей. Шесть костей составляют косточки среднего уха, а подъязычная кость расположена на шее под нижней челюстью. Позвоночный столб содержит 26 костей, он окружает и защищает спинной мозг. Грудная клетка состоит из грудины, ребер, грудных позвонков и реберных хрящей.Аппендикулярный скелет образован конечностями верхних и нижних конечностей. Грудной пояс состоит из ключиц и лопаток. Верхняя конечность содержит 30 костей в руке, предплечье и кисти. Тазовый пояс прикрепляет нижние конечности к осевому скелету. К нижней конечности относятся кости бедра, голени и стопы.

    Предплечье состоит из:

    1. лучевая и локтевая кости
    2. лучевая и плечевая кости
    3. локтевая и плечевая кости
    4. плечевая кость и запястье

    Грудной пояс состоит из:

    1. ключица и грудина
    2. грудина и лопатка
    3. ключица и лопатка
    4. ключица и копчик

    Все перечисленные ниже группы позвонков, кроме ________, который представляет собой искривление.

    1. грудной отдел
    2. шейный отдел
    3. поясничный отдел
    4. таз

    Какая из этих костей является лицевой?

    1. фронтальная
    2. затылочный
    3. слезная
    4. временной

    Каковы основные различия между мужским тазом и женским тазом, которые позволяют женщинам рожать?

    Женский таз наклонен вперед, он шире, легче и тоньше, чем мужской таз.Он также имеет лобковый угол, который шире, чем мужской таз.

    Каковы основные различия между тазовым поясом и грудным поясом, которые позволяют тазовому поясу выдерживать вес тела?

    Тазовый пояс надежно прикреплен к телу прочными связками, в отличие от плечевого пояса, который щадяще прикреплен к грудной клетке. Впадины тазового пояса глубокие, что позволяет бедренной кости быть более стабильной, чем грудной пояс, имеющий неглубокие впадины для лопаток. Большинство четвероногих 75 процентов своего веса приходится на передние ноги, потому что голова и шея очень тяжелые; преимущество плечевого сустава — больше степеней свободы движений.

    Глоссарий

    добавочный скелет
    состоит из костей верхних конечностей, которые служат для захвата предметов и манипулирования ими, и костей нижних конечностей, обеспечивающих передвижение
    сочленение
    любое место соединения двух костей
    слуховая косточка
    (также среднее ухо) преобразует звуки из воздуха в вибрации в заполненной жидкостью улитке
    осевой каркас
    образует центральную ось тела и включает кости черепа, косточки среднего уха, подъязычную кость горла, позвоночник и грудную клетку (грудную клетку)
    запястье
    восемь костей, составляющих запястье
    ключица
    S-образная кость, располагающая руки латерально
    тазовая кость
    бедренная кость
    черепная кость
    одна из восьми костей, образующих полость черепа, которая окружает головной мозг и служит местом прикрепления мышц головы и шеи
    эндоскелет
    скелет живых клеток, образующих твердую минерализованную ткань, расположенную в мягких тканях организмов
    экзоскелет
    секретируемый клеточный продукт, внешний скелет, состоящий из твердой оболочки на поверхности организма
    лицевая кость
    одна из 14 костей, образующих лицо; обеспечивает полости для органов чувств (глаз, рта и носа) и точки крепления лицевых мышц
    бедренная кость
    (также бедренная кость) самая длинная, тяжелая и крепкая кость в теле
    малоберцовая кость
    (также икроножная кость) параллельна большеберцовой кости и сочленяется с ней
    предплечье
    простирается от локтя до запястья и состоит из двух костей: локтевой и лучевой
    плечевая кость
    только кость руки
    гидростатический каркас
    скелет, состоящий из водной жидкости, находящейся под давлением в закрытом отсеке тела
    подъязычная кость
    лежит ниже нижней челюсти в передней части шеи
    межпозвонковый диск
    состоит из волокнистого хряща; лежит между соседними позвонками от второго шейного позвонка до крестца
    нижняя конечность
    состоит из бедра, голени и стопы
    пясть
    пять костей, составляющих ладонь
    плюсневая
    одна из пяти костей стопы
    коленная чашечка
    (также коленная чашечка) треугольная кость, лежащая впереди коленного сустава
    нагрудный пояс
    кости, передающие силу, создаваемую верхними конечностями, на осевой скелет
    фаланга
    одна из костей пальцев рук или ног
    тазовый пояс
    кости, передающие силу, создаваемую нижними конечностями, на осевой скелет
    радиус
    кость, расположенная вдоль латеральной (большой) стороны предплечья; сочленяется с плечевой костью в локтевом суставе
    ребро
    одна из 12 пар длинных изогнутых костей, которые прикрепляются к грудным позвонкам и изгибаются к передней части тела, образуя грудную клетку
    лопатка
    плоская треугольная кость, расположенная в задней части грудного пояса
    череп
    кость, поддерживающая структуры лица и защищающая мозг
    грудина
    (также грудина) длинная плоская кость, расположенная в передней части грудной клетки
    предплюсна
    одна из семи костей лодыжки
    грудная клетка
    (также грудная клетка) скелет грудной клетки, состоящий из ребер, грудных позвонков, грудины и реберных хрящей
    большеберцовая кость
    (также берцовая кость) крупная кость голени, расположенная непосредственно под коленом
    локтевая
    кость, расположенная на медиальной стороне (со стороны мизинца) предплечья
    позвоночник
    (также позвоночник) окружает и защищает спинной мозг, поддерживает голову и служит точкой крепления ребер и мышц спины и шеи

    Quia — классификация для биологии

    9 0 0 0
    A 9021 B B B B
    Прокариот Организм одного клеток, не имея ядра и мембрану, связанных органеллями и имеет клеточную стенку
    Eukaryote организм, который имеет истинное ядро И мембрана связанные органеллы
    EUBATERIA один из двух королевств прокариот с пептидогликаном в их сотовой стене
    Archaebacteria Один из буксирных королевств прокареотов без пептидогликана в своей сотовой стене
    Peptidoglycan молекулы, состоящие из углеводных цепей, сшитых короткими пептидными мостиками
    протисты микроскопические эукариоты, большинство одноклеточные, некоторые многоклеточные, автотрофные и гетеротрофные, большинство живут во влажной среде
    грибы грибы эукариоты стенка содержит хитин, unice яйцевидные и многоклеточные, гетеротрофные путем абсорбции, укореняющиеся на месте
    plantae эукариоты, имеющие клеточную стенку, многоклеточные, автотрофные путем фотосинтеза, укореняющиеся на месте
    Animalia эукариоты, многоклеточные, гетеротрофные, без клеточной стенки Mobile
    Королевство Тамономическая категория, которая содержит Phyla с аналогичными характеристиками
    Тайлома Таксономическая категория, содержащая классы с аналогичными характеристиками
    Phyla множественное число филума, более чем одного филума
    класс таксономическая категория, содержащая отряды с общими признаками
    отряд таксономическая категория, состоящая из семейств со сходными признаками
    семейство таксономическая категория, содержащая роды (роды) со сходными признаками 0 0
    род таксономическая категория, содержащая сходные виды
    виды группа организмов с очень сходными характеристиками и способная производить плодовитое потомство
    которые представляют собой небольшие колониальные клетки, постоянно связанные с совокупностью
    или не происходит интеграции клеточной активности
    агрегация временное скопление клеток, которое объединяется в течение определенного периода времени, а затем разделяется
    многоклеточный организм, состоящий из более чем одной клетки
    5 Одноточный организм
    Hypha стройная нить — это часть тела многоклеточного гриба
    перегородки в грибках, стена, как дивизия между клетками внутри гипы
    AMOEBA A протисты, которые используют псевдоним Dopodia для перемещения
    EUGLENA Углена протол, который использует жгутику для перемещения и хлорофилла для фотосинтеза, автотрофы и гетеротрофы
    Paramecium Прохладный протол, покрытый Cilia, гетеротрофью
    Dialoms двойная оболочка из кремнезема, фотосинтетическая
    водоросль фотосинтезирующие протисты, обитающие в морской и пресноводной среде
    слизевики грибоподобные протисты, которые могут агрегировать в периоды стресса, встречаются в пресной воде и влажной почве9040
    Sporozoans 9031 Сопротечные одноклассные протопы, которые могут от споров, многие ответственные за болезнь, такие как малярия
    зигомицеты грибы, которые образуют сексуальные структуры, называемые Zygosporangia, пример хлеба пресс-формы
    Basidiomycetes формирует половое размножение Двутопроводная структура под названием гриб
    AscomyCetes AscomyCetes AscomyCetes, которые образуют сексуальные спор в мешочке, как структуры, называемые ASCI
    тканью группа клетки с общей структурой и функцией
    орган группа тканей, которые работают вместе для выполнения определенной функции
    система органов группа органов, которые совместно функционируют для выполнения основной деятельности тела
    беспозвоночные животные, не имеющие позвоночника
    611 животное, имеющее позвоночник
    мохообразные несосудистые растения без корней, стеблей и листьев, например мох
    несосудистые растения, не имеющие сосудистой системы корней, стеблей или листьев для транспортировки воды и минералы
    сосудистые растения, которые имеют сосудистую систему корней, стеблей и листьев для транспортировки воды и минеральных веществ
    бессемянные сосудистые растения имеют примитивную сосудистую систему и размножаются спорами, например папоротники
    голосеменные нецветущие сосудистые растения, которые производят открытые семена, как правило, в шишках, например сосны и деревья гингко
    покрытосеменные цветковые сосудистые растения
    губки только животные, у которых нет ткани, но есть специализированные клетки, очень пористые

    0

    0

    0

    0

    0

    0
    0 9025 кишечнополостные в основном морские животные, включая медуз, актиний и кораллов
    моллюски животные с твердыми внешними панцирями и мешковидным целомом, который покрывает внутренние органы, например, улитки, устрицы, моллюски, осьминоги 902 и кальмары
    черви различные беспозвоночные животные С цилиндром в форме тела
    Arthogropods самая разнообразная группа животных с внешними скелетами и соединенными придатками, примером насекомых
    Echinoderms включает в себя морские звезды, морские ежи и песчаные доллары
    Cladogram Диаграмма на основе моделей общих, производных признаков, показывающих эволюционные отношения между группами организмов
    таксономия наука о наименовании и классификации организмов
    биномиальная номенклатура система присвоения каждому организму научного названия из двух слов состоит из рода, за которым следуют виды
    Аристотель Греческий философ, сгруппировавший растения и животных в соответствии с их структурным сходством
    Карол Линней разработал двухсловную систему названий 9024 1035 Два слова для организма, что в универсальном
    Общее название Имя для организма, который зависит от языка, используемый
    Homo Sapiens Люди
    Phylogeny Эволюционная история Виды
    Кладиция
    Филогенетический метод . в котором клетки многоклеточного индивидуума в процессе развития специализируются
    гетеротрофный организм, который не может производить себе пищу и должен потреблять другие организмы
    автотрофный способность производить себе пищу грубый хемосинтез или фотосинтез
    хитин прочный углевод, обнаруженный во многих грибах и в экзоскелете всех членистоногих
    клеточная стенка структура, которая окружает клеточную мембрану 1025 905 905 производная

    признаки

    уникальная характеристика определенной группы организмов

    Chthamalus fragilis

    Домен: Эукария

    Королевство: Анималия

    Тип: Членистоногие

    Подтип: Ракообразные

    Класс: Maxillopoda

    Орден: Сессилия

    Семейство: Chthamalidae

    Род: Chthamalus

    Вид: ломкая

     

    Домен: Eukarya

    Домен Эукария возник около 1. 7 миллиардов лет назад вырвавшись из домена Archaea. Chthamalus fragilis принадлежит к домену Eukarya, потому что, как и другой Eukarya, он имеет связанные с мембраной органеллы и истинное ядро (Школа друзей Сидвелла)

    .

    Для примера ассортимент организмов домена Eukarya, посетите эти сайты: грибок, а бабочка, а пиявка, и апельсин.

    Королевство: Анималия

    Царство Animalia, под доменом Eukarya, все многоклеточные и гетеротрофные.Организмы, принадлежащие к царства Animalia являются многоклеточными, так как содержат более одна клетка в отличие от одноклеточных организмов. они гетеротрофы, потому что они получают питание от других организмов. Chthamalus fragilis is как многоклеточные, так и гетеротрофные, поэтому его идентифицируют под Царство животных (Myers P 2001)

    . Ассортимент Animalia от чернить паук-вдова общий солнечная рыба.

    Тип: Членистоногие

    Тип членистоногих на сегодняшний день является крупнейшим из тип. «Чистоногие» означает «шарнирноногие», что объясняет одно из Основные характеристики этого типа сегментации. Другой характеристики, которые являются уникальными для этого типа, включают двусторонние симметрия и развитие протостома. Членистоногие также имеют внешний скелет из хитина и белка, а также открытый сердечно-сосудистая система.По этим причинам Chthamalus fragils is идентифицированы как членистоногие (Myers P 2001)

    . Чтобы увидеть членистоногое, а стрекоза или а крикет, нажмите на эту ссылку!

    Подвид: Ракообразные

    С. fragilis подпадает под эту категорию, поскольку, как и большинство других виды ракообразных, они водные и имеют придатки на сегменты их тела. Кроме того, ракообразные имеют гибкую, но твердую экзоскелет для защиты (Myers P 2001)

    .Они включают осьминоги, крабы и улитки вместе с ракушками.

    Класс: Maxillopoda

    Благодаря своему строению и способу питания, Chthamalus fragils подходит в класс Maxillopoda. Большинство организмов, подпадающих под класс Maxillopoda маленькие и имеют простую структуру из 10 туловищных и 5 головные сегменты, также большинство организмов питаются максиллами. Однако у ракушек нет этих общих черт, у ракушек вместо этого питаются грудными придатками, но по-прежнему считаются часть класса Maxillopoda.(Майерс П. 2001)

    Заказ: Сессилия

    Главное отличие ракушек Sessilia что отличает их от остальных, так это отсутствие стеблей, это делает их желудевые ракушки. (BOLD Systems: Браузер таксономии)

    Семейство: Chthamalidae

    Семейство моллюсков Chthamalidae отличается от других ракушек во многом из-за их среды обитания. В отличие от многих других ракушки, семейство Chthamalidae, живут в приливной и сублиторальной среды.Ракушка Chthamalus fragilis обитает в литоральных местообитаниях и поэтому принадлежит к этому семейству. (Новичок В. А. и Росс А. 1970)

    Род: Chthamalus

    Более конкретно, Chthamalus ракушки живые рядом с приливом линия. ракушки Chthamalus выделены из рода Semibalanus из-за слой, в котором они живут. Ракушки Semibalanus живут прямо под Chthamalus ракушки. (Новичок В. А. и Росс А. 1970)

    Виды: Chthamalus fragilis

    Также известен как «маленький серый ракушка». среда обитания и структура организма отделены от остальных. К получить больше информации об этом редком ракушке, изучить этот веб-сайт, Invasions.edu (Фофонофф П.В., Руис Г.М., Стивс Б. и Карлтон Дж. Т.2003)

    .

    Морфология:

    Отличительная черта Chthamalus fragilis бы быть волнистой линией, проходящей через этот организм, и они серые цвет на вид. (Фофонофф PW, Ruiz GM, Steves B и Carlton JT. 2003)

    Источники

    Килинг, П., Б. С. Леандер и А. Симпсон. 2009. Эукариоты. Эукариоты, организмы с ядросодержащими клетками. Версия от 28 октября 2009 г. org/Eukaryotes/3/2009.10.28>. По состоянию на 4 марта 2014 г.

    Майерс, П. 2001. «Animalia» (он-лайн), Animal Diversity Web. . Доступ 13 апреля 2014 г.

    Майерс, П. 2001.« Членистоногие » (он-лайн), Animal Diversity Web. По состоянию на 13 апреля 2014 г. . По состоянию на 13 апреля 2014 г.

     

    Майерс, П. 2001. «Ракообразные» (он-лайн), Сеть разнообразия животных. . По состоянию на 13 апреля 2014 г.

    Майерс, П.2001. «Maxillopoda» (он-лайн), Animal Diversity Web. . По состоянию на 13 апреля 2014 г.

    Boldsystems 2013. . По состоянию на 8 марта 2014 г.

     

    Ньюман, В.

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.