Dažādu dzīvnieku skeleti atšķiras viens no otra. To struktūra lielā mērā ir atkarīga no konkrēta organisma dzīvotnes un dzīvesveida. Kas kopīgs dzīvnieku skeletiem? Kādas atšķirības pastāv? Kā cilvēka skelets atšķiras no citu zīdītāju skeleta?
Skelets ir ķermeņa balsts
Cieto un elastīgo kaulu, skrimšļu un saišu struktūru cilvēka un dzīvnieka ķermenī sauc par skeletu. Kopā ar muskuļiem un cīpslām tas veido muskuļu un skeleta sistēmu, pateicoties kurai dzīvās būtnes var pārvietoties telpā.
Tas galvenokārt ietver kaulus un skrimšļus. Mobilākajā daļā tos savieno locītavas un cīpslas, veidojot vienotu veselumu. Ķermeņa cietais "skelets" ne vienmēr sastāv no kaula un skrimšļa audiem, dažreiz to veido hitīns, keratīns vai pat kaļķakmens.
Apbrīnojama ķermeņa daļa ir kauli. Tie ir ļoti spēcīgi un stingri, spēj izturēt milzīgas slodzes, bet tajā pašā laikā paliek viegli. Jaunā ķermenī kauli ir elastīgi un laika gaitā kļūst trauslāki un trauslāki.
Dzīvnieku skelets ir sava veida minerālu "pieliekamais". Jaorganismam to trūkst, tad nepieciešamo elementu līdzsvars tiek papildināts no kauliem. Kauli sastāv no ūdens, taukiem, organiskām vielām (polisaharīdiem, kolagēna), kā arī kalcija, nātrija, fosfora, magnija sāļiem. Precīzs ķīmiskais sastāvs ir atkarīgs no konkrēta organisma uztura.
Skeleta nozīme
Cilvēku un dzīvnieku ķermenis ir apvalks, kura iekšpusē atrodas iekšējie orgāni. Šo apvalku veido skelets. Muskuļi un cīpslas ir piestiprinātas tieši pie tā, saraujoties, tie saliek locītavas, veicot kustības. Tātad, mēs varam pacelt kāju, pagriezt galvu, apsēsties vai kaut ko turēt ar roku.
Turklāt dzīvnieku un cilvēku skelets kalpo kā mīksto audu un orgānu aizsardzība. Piemēram, ribas zem tām slēpj plaušas un sirdi, aizsedzot tās no sitieniem (protams, ja sitieni nav pārāk spēcīgi). Galvaskauss novērš bojājumus diezgan trauslajām smadzenēm.
Daži kauli satur vienu no svarīgākajiem orgāniem – kaulu smadzenes. Cilvēkiem tas ir iesaistīts hematopoēzes procesos, veidojot sarkanās asins šūnas. Tas arī veido leikocītus, b altās asins šūnas, kas ir atbildīgas par ķermeņa imunitāti.
Kā un kad radās skelets?
Dzīvnieku skelets un visa muskuļu un skeleta sistēma radās, pateicoties evolūcijai. Saskaņā ar vispārpieņemto versiju pirmajiem organismiem, kas parādījās uz Zemes, nebija tik sarežģītu pielāgojumu. Uz mūsu planētas ilgu laiku pastāvēja mīkstas miesas amēbiskas būtnes.
Tad planētas atmosfērā un hidrosfērā skābekļa bija desmit reizes mazāk. Kādā brīdī kļuva gāzes daļapalielināt, sākot, kā zinātnieki ierosina, pārmaiņu ķēdes reakciju. Tādējādi okeāna minerālu sastāvā palielinājās kalcītu un aragonītu daudzums. Tie savukārt uzkrājas dzīvos organismos, veidojot cietas vai elastīgas struktūras.
Agrākie organismi, kuriem bija skelets, tika atrasti kaļķakmens slāņos Namībijā, Sibīrijā, Spānijā un citos reģionos. Viņi apdzīvoja pasaules okeānus aptuveni pirms 560 miljoniem gadu. Pēc savas uzbūves organismi atgādināja sūkļus ar cilindrisku ķermeni. No tiem radiāli atkāpās gari (līdz 40 cm) kalcija karbonāta stari, kas spēlēja skeleta lomu.
Skeletu šķirnes
Dzīvnieku pasaulē ir trīs veidu skeleti: ārējie, iekšējie un šķidrie. Ārējais jeb eksoskelets nav paslēpts zem ādas vai citu audu pārsega, bet gan pilnībā vai daļēji nosedz dzīvnieka ķermeni no ārpuses. Kādiem dzīvniekiem ir ārējs skelets? To apsēduši zirnekļveidīgie, kukaiņi, vēžveidīgie un daži mugurkaulnieki.
Tāpat kā bruņas, tās pilda galvenokārt aizsargfunkciju, un dažkārt var kalpot par patvērumu dzīvam organismam (bruņurupucis vai gliemežnīca). Šādam skeletam ir ievērojams trūkums. Tas neaug kopā ar saimnieku, tāpēc dzīvnieks ir spiests periodiski to nomest un audzēt jaunu segumu. Uz kādu laiku ķermenis zaudē savu parasto aizsardzību un kļūst neaizsargāts.
Endoskelets ir dzīvnieku iekšējais skelets. Tas ir pārklāts ar gaļu un ādu. Tam ir sarežģītāks dizains, tas veic daudzas funkcijas un augvienlaikus ar visu organismu. Endoskelets ir sadalīts aksiālajā daļā (mugurkauls, galvaskauss, krūtis) un papildu jeb perifērā daļā (jostu ekstremitātes un kauli).
Šķidrais vai hidrostatiskais skelets ir retāk sastopams. To apsēdušas medūzas, tārpi, jūras anemones uc Tā ir muskuļota sieniņa, kas pildīta ar šķidrumu. Šķidruma spiediens uztur ķermeņa formu. Kad muskuļi saraujas, mainās spiediens, kas liek ķermenim kustēties.
Kuriem dzīvniekiem nav skeleta?
Parastā izpratnē skelets ir tieši ķermeņa iekšējais rāmis, kaulu un skrimšļu kopums, kas veido galvaskausu, ekstremitātes un mugurkaulu. Tomēr ir vairāki organismi, kuriem šīs daļas nepiemīt, un dažiem no tiem pat nav noteiktas formas. Bet vai tas nozīmē, ka viņiem vispār nav skeleta?
Žans Batists Lamarks savulaik apvienoja tos lielā bezmugurkaulnieku grupā, taču, izņemot mugurkaula trūkumu, nekas cits šos dzīvniekus nevieno. Tagad ir zināms, ka pat vienšūnas organismiem ir skelets.
Piemēram, radiolarānos tas sastāv no hitīna, silīcija vai stroncija sulfāta un atrodas šūnas iekšpusē. Koraļļiem var būt hidrostatisks skelets, iekšējs proteīns vai ārējs kaļķains skelets. Tārpiem, medūzām un dažiem mīkstmiešiem tas ir hidrostatisks.
Daudziem gliemjiem skelets ir ārējs un tam ir čaumalas forma. Dažādām sugām tā struktūra ir atšķirīga. Parasti tajā ir trīs slāņi, kas sastāv no proteīna konhiolīna un kalcija karbonāta. Čaumalas ir divvāku (mīdijas, austeres) un spirālveidaar cirtām un dažreiz karbonāta adatām un tapas.
Posmkāji
Posmkāju tips pieder arī bezmugurkaulniekiem. Šī ir vislielākā dzīvnieku grupa, kurā ietilpst vēžveidīgie, zirnekļveidīgie, kukaiņi, simtkāji. Viņu ķermenis ir simetrisks, tam ir pārī savienotas ekstremitātes, un tas ir sadalīts segmentos.
Pēc struktūras dzīvnieku skelets ir ārējs. Tas aptver visu ķermeni kutikulas veidā, kas satur hitīnu. Kutikula ir ciets apvalks, kas aizsargā katru dzīvnieka segmentu. Tās blīvie apgabali ir sklerīti, kurus savstarpēji savieno mobilākas un elastīgākas membrānas.
Kukaiņiem kutikula ir spēcīga un bieza, sastāv no trīs slāņiem. Uz virsmas tas veido matiņus (chaetae), tapas, sarus un dažādus izaugumus. Zirnekļveidīgajiem kutikula ir salīdzinoši plāna, un zem tās ir dermas slānis un bazālās membrānas. Papildus aizsardzībai tas neļauj dzīvniekiem zaudēt mitrumu.
Sauszemes krabjiem un meža utīm nav blīva ārējā slāņa, kas saglabā mitrumu organismā. Tikai dzīvesveids pasargā viņus no izžūšanas - dzīvnieki pastāvīgi tiecas pēc vietām ar augstu mitruma līmeni.
Akordu skelets
Akords ir iekšējs aksiāls skeleta veidojums, ķermeņa kaula karkasa gareniskais pavediens. Tas atrodas hordātos, no kuriem ir vairāk nekā 40 000 sugu. Tie ietver bezmugurkaulniekus, kuriem notohords atrodas noteiktu laiku vienā no attīstības stadijām.
Grupas apakšējos pārstāvjos (lancetes, ciklostomasun noteiktas zivju sugas) notohords saglabājas visu mūžu. Lancetēs tas atrodas starp zarnām un nervu caurulīti. Tas sastāv no šķērseniskām muskuļu plāksnēm, kuras ieskauj apvalks un ir savstarpēji savienotas ar izaugumiem. Saraujoties un atslābinot, tas darbojas kā hidrostatisks skelets.
Ciklostomās notohords ir cietāks un tajā ir skriemeļu pamati. Viņiem nav pāru ekstremitāšu, žokļu. Skeletu veido tikai saistaudi un skrimšļi. No tiem veidojas dzīvnieka galvaskauss, spuru stari un ažūrais žaunu režģis. Ciklostomas mēlei ir arī skelets, orgāna augšpusē ir zobs, ar kuru dzīvnieks nes savu upuri.
Mugurkaulnieki
Augstākajos hordātu pārstāvjos aksiālā aukla pārvēršas par mugurkaulu - iekšējā skeleta atbalsta elementu. Tā ir elastīga kolonna, kas sastāv no kauliem (skriemeļiem), kurus savieno diski un skrimšļi. Parasti tas ir sadalīts nodaļās.
Mugurkaulnieku skeletu struktūra ir daudz sarežģītāka nekā citiem hordatiem un turklāt bezmugurkaulniekiem. Visiem grupas pārstāvjiem ir raksturīga iekšējā rāmja klātbūtne. Attīstoties nervu sistēmai un smadzenēm, tie veidoja kaula galvaskausu. Un mugurkaula izskats nodrošināja labāku muguras smadzeņu un nervu aizsardzību.
Sapārotas un nesapārotas ekstremitātes atkāpjas no mugurkaula. Nesapārotas ir astes un spuras, pārī savienotās ir sadalītas jostās (augšējā un apakšējā) un brīvo ekstremitāšu skeletā (spuras vai piecu pirkstu ekstremitātes).
Zivis
ŠieMugurkaulniekiem skelets sastāv no divām daļām: stumbra un astes. Haizivīm, rajām un himērām nav kaulu audu. Viņu skelets sastāv no elastīgiem skrimšļiem, kas uzkrāj kaļķi un laika gaitā kļūst cieti.
Pārējām zivīm ir kaulu skelets. Skrimšļveida slāņi atrodas starp skriemeļiem. Priekšējā daļā no tiem stiepjas sānu procesi, kas pāriet ribās. Zivju galvaskausam, atšķirībā no sauszemes dzīvniekiem, ir vairāk nekā četrdesmit kustīgu daļu.
Rīkli ieskauj pusloks no 3 līdz 7 žaunu arkām, starp kurām atrodas žaunu spraugas. Ārpusē tie veido žaunas. Visām zivīm tās ir, tikai dažās tos veido skrimšļi, savukārt citās - kauli.
Spuru rādiusa kauli, kas savienoti ar membrānu, atkāpjas no mugurkaula. Pāra spuras - krūšu un vēdera, nepāra - anālās, muguras, astes. To skaits un veids atšķiras.
Abinieki un rāpuļi
Abiniekiem ir dzemdes kakla un krustu daļas, kas svārstās no 7 līdz 200 skriemeļiem. Dažiem abiniekiem ir astes daļa, dažiem nav astes, bet ir pārī savienotas ekstremitātes. Viņi pārvietojas lecot, tāpēc pakaļējās ekstremitātes ir iegarenas.
Bezastes sugām trūkst ribu. Galvas kustīgumu nodrošina kakla skriemelis, kas piestiprināts pakausī. Krūškurvja rajonā parādās pleci, apakšdelmi un rokas. Iegurnis satur gūžas, kaunuma un sēžas kauli. Un pakaļējām ekstremitātēm ir apakšstilbs, augšstilbs, pēda.
Rāpuļu skelets arīir šīs daļas, kļūstot sarežģītākas ar mugurkaula piekto daļu - jostas. Viņiem ir no 50 līdz 435 skriemeļiem. Galvaskauss ir vairāk pārkaulojies. Astes daļa vienmēr atrodas, tās skriemeļi samazinās līdz beigām.
Bruņurupučiem ir eksoskelets spēcīga keratīna apvalka un iekšējā kaula slāņa formā. Bruņurupuču žokļiem nav zobu. Čūskām nav krūšu kaula, plecu un iegurņa jostas, un ribas ir piestiprinātas visā mugurkaula garumā, izņemot astes daļu. Viņu žokļi ir ļoti elastīgi, lai norītu lielu laupījumu.
Putni
Putnu skeleta īpašības lielā mērā ir saistītas ar to spēju lidot, dažām sugām ir pielāgojumi skriešanai, niršanai, kāpšanai pa zariem un vertikālām virsmām. Putniem ir piecas mugurkaula daļas. Dzemdes kakla daļas daļas ir kustīgi savienotas, citos reģionos skriemeļi bieži ir sapludināti.
Viņu kauli ir viegli, un daži ir daļēji piepildīti ar gaisu. Putnu kakls ir iegarens (10-15 skriemeļi). Viņu galvaskauss ir pilnīgs, bez šuvēm, priekšā ir knābis. Knābja forma un garums ir ļoti dažādi, un tie ir saistīti ar veidu, kā dzīvnieki barojas.
Galvenā lidojuma ierīce ir ķīlis. Tas ir kaulains izaugums krūšu kaula lejas daļā, pie kura ir piestiprināti krūšu muskuļi. Ķīlis ir izstrādāts lidojošiem putniem un pingvīniem. Mugurkaulnieku skeleta struktūrā, kas saistīti ar lidojumu vai rakšanu (kurmji un sikspārņi), tas ir arī klāt. Strausiem tā nav, pūces papagailis.
Putnu priekšējās ekstremitātes ir spārni. Tie sastāvno resna un spēcīga pleca kaula, izliekta elkoņa kaula un tieva rādiusa. Daži rokas kauli ir saauguši kopā. Visiem, izņemot strausus, iegurņa kaunuma kauli nesaplūst kopā. Šādi putni var dēt lielas olas.
Zīdītāji
Tagad ir aptuveni 5500 zīdītāju sugu, tostarp cilvēki. Visiem klases pārstāvjiem iekšējais skelets ir sadalīts piecās daļās un ietver galvaskausu, mugurkaulu, krūtis, augšējo un apakšējo ekstremitāšu jostas. Bruņnešiem ir eksoskelets vairāku vairogu apvalka formā.
Zīdītāju galvaskauss ir lielāks, ir zigomātiskais kauls, sekundārā kaula aukslējas un pāra bungādiņa, kas nav sastopams citiem dzīvniekiem. Augšējā josta galvenokārt ietver lāpstiņas, atslēgas kaulus, plecu, apakšdelmu un roku (no plaukstas, metakarpa, pirkstiem ar falangām). Apakšējā josta sastāv no augšstilba, apakšstilba, pēdas ar tarsu, pleznas kaulu un pirkstiem. Vislielākās atšķirības klasē ir redzamas tieši ekstremitāšu jostās.
Suņiem un zirgu dzimtas dzīvniekiem trūkst lāpstiņu un atslēgas kaulu. Roņos plecs un augšstilba kauls ir paslēpti ķermeņa iekšpusē, un piecu pirkstu ekstremitātes ir savienotas ar membrānu un izskatās kā pleznas. Sikspārņi lido kā putni. Viņu pirksti (izņemot vienu) ir ļoti iegareni un savienoti ar ādas tīklu, veidojot spārnu.
Ar ko cilvēks atšķiras?
Cilvēka skeletam ir tādas pašas daļas kā citiem zīdītājiem. Pēc uzbūves tas visvairāk līdzinās šimpanzei. Bet, atšķirībā no viņiem, cilvēka kājas ir daudz garākas par rokām. Viss ķermenis ir orientētsvertikāli galva neizvirzās uz priekšu, kā dzīvniekiem.
Galvaskausa daļa struktūrā ir daudz lielāka nekā pērtiķiem. Žokļa aparāts, gluži pretēji, ir mazāks un īsāks, ilkņi ir samazināti, zobi ir pārklāti ar aizsargājošu emalju. Personai ir zods, galvaskauss ir noapaļots, nav nepārtrauktu uzacu izciļņu.
Mums nav astes. Tās mazattīstīto variantu attēlo 4-5 skriemeļu coccyx. Atšķirībā no zīdītājiem krūtis nav saplacinātas no abām pusēm, bet gan paplašinātas. Īkšķis ir pretstatā pārējam, roka ir kustīgi savienota ar plaukstas locītavu.
