Что такое экзоскелет у насекомых

23.09.202330.09.2023 admin 0 Comments

Стенка тела и экзоскелет

Стенка тела насекомого секретирует экзоскелет, который служит опорой для прикрепления внутренней мускулатуры. Экзоскелет придаёт жёсткость телу насекомого и, подобно внутреннему скелету позвоночных, служит опорой для мышц. К экзоскелету прикрепляются основные мышцы, обеспечивающие целостность тела. Стенка тела может быть достаточно упругой или гибкой, однако растягиваться она способна лишь в течение короткого времени после линьки.

Поскольку стенка тела служит как для защиты, так и для прочного прикрепления мышц, многие её участки уплотнены или склеротизированы. Если бы стенка тела везде была одинаково твёрдой, то насекомые не только не могли бы передвигаться, но, например, не могло бы растягиваться их брюшко, для того чтобы вмещать потребляемую пищу или созревающие яйца. Движения становятся возможными благодаря тому, что твёрдые участки тела образуют совокупность пластин, или склеритов, между которыми стенка тела остаётся мягкой и гибкой, или мембранозной. Такое строение, с одной стороны, обеспечивает жёсткость тела и защиту внутренних органов, а с другой — создаёт условия для различных типов движений.

Простой пример того, как работает эта конструкция, даёт брюшко комара. Когда брюшко не наполнено, го поперечное сечение узкое, эллиптическое, спинной и брюшной склериты связаны по бокам полосками тончайшей гофрированной мембраны. По мере наполнения брюшка кровью эта мембрана просто расправляется, позволяя спинному и брюшному склеритам отодвигаться все дальше друг от друга под действием увеличивающегося объёма пищи, засасываемой в брюшко. В состоянии наибольшего растяжения брюшко имеет в поперечном сечении почти круглую форму.

Другой широко распространённый тип мембранного соединения, показанный на рисунке, действует по принципа телескопических колец. Когда тело подтянуто, кольца находят одно на другое и мембрана втянута внутрь. Когда же оно вытянуто, вложенные друг в друга секции раздвигаются, насколько позволяет длина связывающих их мембран.

На рисунке показано, каким образом гибкая мембранозная полоска обеспечивает движение членистой ноги. Справа узкий участок мембраны образует шарнирное соединение между ногой и склеритом. На рисунке нога стоит прямо; обратите внимание на то, что левая мембрана собрана при этом в складки. В положении Б нога продвинута вперёд; это движение расправило левую мембрану, так как основание ноги переместилось внутрь и назад.

Распространённый тип сочленения частей ноги взрослых насекомых представлен на следующем рисунке; в этом случае два сегмента имеют соединение в виде шарообразного выступа и соответствующей ему впадины. Когда правый сегмент вытянут, как в положении А, верхняя мембрана (1) сложена, а нижняя мембрана (2) — растянута. Когда правый сегмент опущен вниз, как в положении Б, верхняя мембрана натянута, а нижняя свёрнута или собрана в складки.

Поперечный срез брюшка комара (схематизировано) в сокращённом (А) и раздутом состояниях (Б)

Продольный срединный разрез телескопических кольцевых сегментов (схематизировано). А. Втянутое состояние. Б. Вытянутое состояние. Тонкой линией обозначена мембрана.

Сочленение ноги с телом с помощью мембраны. А. Нога стоит прямо. Б. Движение ноги вперёд.

Мембранозные перемычки в ножном сочленении типа «шара и впадины». А. Нога вытянута. Б. Нога согнута. 1 — верхняя мембрана, 2 — нижняя мембрана

Во всех четырёх приведённых примерах движение возможно благодаря гибкости, но не эластичности. На рисунках не обозначены мышцы, сокращение которых на самом деле вызывает движения, а показаны лишь мембранные соединения, которые делают эти движения возможными.

Склериты. Твёрдые и склеротизированные части тела называются склеритами. Главные склериты обычно разделены участками или полосками мембраны. Многие крупные склериты могут подразделяться на дополнительные бороздами или новыми полосками мембраны. Склериты могут также сливаться, причём обычно в месте слияния остаётся отчётливая линия, борозда или морщина. В энтомологии эти типы границ — полоски мембраны, борозды, линии слияния — называют швами. Термин «склерит» обычно употребляется для обозначения любого склеротизированного участка покрова, ограниченного швами любого типа.

Выросты покровов. Поверхность покровов обычно несёт разного рода выросты, в том числе складки, шипы, чешуйки, щетинки и волоски. Все эти выросты представляют собой производные стенки тела. Хотя в плане изучения основ внешней морфологии они не представляют особого интереса, однако имеют огромное функциональное значение, например при испускании звука или восприятии различных типов раздражителей.

Внутренние выросты. Многочисленные внутренние выросты образованы впячиванием стенки тела. Они называются аподемами. Точка или линия их впячивания почти всегда видна снаружи в виде ямки или бороздки. Эти углубления служат одним из наиболее надёжных ориентиров, когда приходится выяснять, из каких именно склеритов образовались аподемы. Аподемы создают внутри тела поверхности для прикрепления мускулатуры.

Источник

Экзоскелет (биология)

Экзоскелет — внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных.

Самые старые окаменелые экзоскелеты датируются временем приблизительно 550 миллионов лет назад.

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.

С появлением экзоскелета связана скелетная революция.

Экзоскелет поддерживает и защищает тело животного, а также является механическим барьером, служащим первым этапом защиты от инфекции.

Органический: Кутикула (хитиновый панцирь членистоногих)Эндоскелет

ГидроскелетОбразование восьмилучевых полиповСм. такжеСкелетная революция • Скелет человека • Перечень костей скелета человека • Опорно-двигательная система

Полезное

Смотреть что такое «Экзоскелет (биология)» в других словарях:

Экзоскелет (значения) — Экзоскелет устройство, предназначенное для усиления мускульных усилий человека. Экзоскелет фирмы Honda устройство для людей с проблемами опорно двигательного аппарата. Экзоскелет (биология) внешний тип скелета у некоторых беспозвоночных животных … Википедия

Покровная система — Хамелеоны животные, способные изменять цвет кожного покрова Покровная система (лат. integumentum, от in + tegere «покрывать») … Википедия

Скелет — У этого термина существуют и другие значения, см. Скелет (значения). Скелет синего кита … Википедия

Район № 9 — Не следует путать с музыкальной группой «9 й район». Район № 9 District 9 … Википедия

Список новых перспективных технологий — содержит некоторые из самых выдающихся текущих событий, достижений и инноваций в различных областях современной технологии. Новые технологии это те технические нововведения, которые представляют прогрессивные изменения в рамках области… … Википедия

Насекомые — Божья коровка Coccinella … Википедия

Проволочник — Проволочники Проволочники личинки всех жуков щелкунов (Elateridae) … Википедия

Муравьи — Красный огненный муравей … Википедия

Вселенная Ecco the Dolphin — Содержание 1 Вортекс 1.1 Биология Вортекс и связь с жизнью на Земле 1.2 Морфология Вортекс … Википедия

Ecco the Dolphin (серия игр) — Серия «Ecco the Dolphin» Жанр Action adventure Разработчик Novotrade International Издатель Sega Платформы Sega Mega Drive Sega Mega CD Microsoft Windows SEGA Game Gear SEGA Master System … Википедия

Источник

Скелет насекомых находится снаружи, а не внутри их тел

Конструкцию экзоскелета люди подсмотрели у насекомых. И как показывает практика, экзоскелет увеличивает физические способности человека в разы. Точно так же внешний скелет работает и у насекомых. Но как же крепятся к такому скелету мускулы, и что защищает органы?

Несмотря на фактическое наличие скелета, насекомые относятся к классу беспозвоночных. Скелет человека, как и множества млекопитающих, расположен внутри тела и включает в себя позвоночник, рёбра и конечности. К скелетным костям крепятся мышцы, которые приводят его в движение. Насекомые же «вывернуты наизнанку».

Хитиновый экзоскелет покрывает всё тело насекомого. Мускулы соединяются с ним изнутри. Плотная оболочка-скелет, которую называют кутикулой, закрывает даже глаза и усики. Внешний скелет состоит из целлюлозы, жиров, воска и белка, который придаёт ему высокую прочность, не утяжеляя. В подвижных частях, например там, где сгибаются лапки, образуется мягкая плёнка. Кроме того, экзоскелет не пропускает воздух и влагу, не чувствует холода и тепла. Может показаться, что такой скелет — совершенная конструкция. Однако у него есть огромный минус. Оболочка не увеличивается вместе с тельцем насекомого, время от времени кутикулу приходится сбрасывать или, проще говоря, линять. Периодичность линьки у всех насекомых разная, некоторые сбрасывают до 20 кутикул за всю жизнь. Или, как мы теперь уже знаем, 20 экзоскелетов.

Источник

Экзоскелет – определение, типы и викторины

Определение экзоскелета

Экзоскелет – это твердое покрытие, которое можно найти на поверхности многих животных, особенно беспозвоночных, таких как членистоногие и моллюски.

Так же, как внутренний эндоскелет у позвоночных экзоскелет отвечает за поддержание структуры тела животного.

Экзоскелет также обеспечивает защиту от нападения хищников и случайного повреждения мягких внутренних органов. Кроме того, благодаря водонепроницаемости скелетных тканей, экзоскелет действует как барьер и защищает организмы от высыхания.

У членистоногих мышцы прикрепляются непосредственно к внутренней части экзоскелета – в отличие от эндоскелетов позвоночных, где мышцы соединены с скелет через сухожилия и связки. Это прямое соединение означает, что есть большая площадь поверхности для мускул прикрепиться к, учитывая мощные движения и силы. Кроме того, сочлененные конечности, которые соединяют жесткие внешние пластины, обеспечивают широкий диапазон доступных движений.

Хотя кости, найденные в эндоскелетах, довольно легкие, материалы, из которых состоит структура экзоскелетов, относительно тяжелые. Это ограничивает размер организм с экзоскелетом может расти, что является одной из причин, почему у насекомых есть маленькие тела.

Типы экзоскелета

Кутикула членистоногого

Экзоскелет животных в типе членистоногих в основном состоит из покрытия, называемого кутикулой. Это сформировано из живых и неживых слоев. Живой слой представляет собой ряд эпителиальных клеток, опирающихся на базальную мембрану. Эти клетки выделяют неживой материал кутикулы.

На внешней поверхности кутикулы находится тонкий воскообразный слой, называемый эпикутикулой. Эпикутикула состоит из трех слоев; внутренний слой – кутикулин, который сделан из липопротеинов. Поверх этого воскообразный слой, который удерживает воду в кутикуле и отводит воду снаружи. Этот восковой слой очень хрупкий, поэтому защищен самым внешним «цементным слоем».

Прокутикула состоит из двух частей: эндокутикулы и экзокутикулы.

Внутренняя эндокутикула представляет собой бледно окрашенную, очень гибкую структуру, образованную из переплетенных волокон молекул хитина и белка.

Внутри экзокутикулы хитин укрепляется для придания экзоскелету твердости и прочности в процессе склеротизации. Это включает сшивание различных белков с образованием склеротина, темного пигмента, который окрашивает кутикулу различных насекомых, таких как жуки, многоножки, пауки и скорпионы.

Хитин также иногда комбинируется с карбонатом кальция в процессе, называемом биоминерализацией. У членистоногих биоминерализация чаще всего используется для затвердевания раковин ракообразных, таких как крабы, креветки и мокрица.

Закаленные компоненты, которые образуются, называются склеритами. Это могут быть пластины, которые образуют защитную броню экзоскелета, или они могут принимать форму механических частей тела, таких как когти, ноги, суставы, радула и крылья.

Оболочка

Животные типа моллюсков обычно имеют экзоскелет в форме раковины; это включает в себя брюхоногих моллюсков и моллюсков, двустворчатых мидий, устриц и моллюсков, хитонов и головоногих моллюсков наутилуса.

Оболочка состоит в основном из карбоната кальция и белков, называемых конхиолинами, которые секретируются эпителиальными клетками на ткань моллюска называется мантией.

Слои оболочки, как правило, одного из двух типов: меловой внешний слой и жемчужный внутренний слой.

Внешний слой – периостракум – состоит из органических белков конхиолина. Средний слой – остракум; это сформировано высокими, вертикально сложенными и плотно упакованными призмами карбоната кальция. Эти два слоя секретируются полосой клеток на краю мантии, так что оболочка растет от внешнего края.

Самым внутренним слоем является гипостракум или перламутровый слой. Он состоит из тонких, плоских пластинок арагонита, формы карбоната кальция. Гексагональные диски горизонтально сложены в пласт, похожий на кирпичную стену, что придает материалу большую прочность. Этот переливающийся слой перламутра, обычно называемый «перламутром», секретируется непосредственно из эпителиальных клеток в мантии. Конхиолин присутствует в периостракуме и перламутровом слое, помогая скрепить кристаллические призмы.

линька

Из-за физических свойств неживой структуры экзоскелета существуют ограничения на возможности роста. Хотя некоторые существа, такие как моллюски, способны вырастить свои раковины, добавляя материал к краям, большинство экзоскелетов должно быть сброшено путем линьки, а затем снова выращено; это в отличие от живого эндоскелета большинства позвоночных, который растет вместе с остальной частью тела.

У членистоногих, таких как насекомые и ракообразные, процесс замены экзоскелета называется шелушение, Это происходит в три основных этапа.

Во-первых, как членистоногие растет, стероидный гормон называется экдизон выделяется в организм; это сигнализирует о начале процесса линьки. Затем организм становится неактивным, в то время как кутикула отделяется от нижележащих эпидермальных клеток в процессе, называемом аполизом.

Пищеварительная жидкость затем выделяется в пространство между старой кутикулой и эпидермисом, известное как эксувиальное пространство. Эта жидкость остается неактивной, пока эпидермис не выделит новую эпикутикулу. Важно отметить, что новая кутикула больше старой, хотя, поскольку она изначально является мягкой тканью, она способна складываться и складываться под старой кутикулой до тех пор, пока не будет готова к использованию.

Расплавленная жидкость начинает переваривать мягкие внутренние слои старой кутикулы снизу; белки и минеральные соли часто поглощаются организмом.

Последняя стадия – это истинное шелушение, при котором организм расширяет свое тело, принимая воду или воздух, или значительно увеличивая его кровь давление. Это растрескивает поверхность старой кутикулы, и животное может выскользнуть из старого корпуса экзоскелета. Раздувая, новое свободное животное способно растянуть новую кутикулу и начать процесс склеротизации или биоминерализации, чтобы укрепить поверхность.

Хотя у линьки есть свои преимущества, такие как отрастание поврежденных конечностей и способность выполнять метаморфоза Это чрезвычайно опасный процесс. До того, как новый экзоскелет затвердеет (иногда это может занять несколько дней), мягкий интерьер обнажается и чрезвычайно уязвим для хищников. Около 85% случаев смерти членистоногих происходит во время линьки! Из-за опасностей линьки обычно ищут убежища во время процесса, пытаясь уменьшить свою уязвимость.

викторина

1. Чем экзоскелеты похожи на эндоскелеты?A. Они оба сделаны из неживых материаловB. Они оба несут ответственность за структурную поддержку телаC. Они сделаны из одинаковых тканевых материаловD. Они прикрепляются к мышцам таким же образом

Ответ на вопрос № 1

В верно. Существует мало функциональных сходств между эндоскелетами и экзоскелетами, кроме того, что они играют роль в структурной поддержке организма организма.

2. Какое вещество используется для отверждения экзоскелета путем биоминерализации?A. склеритB. экдизолC. Карбонат кальцияD. Хитин

Ответ на вопрос № 2

С верно. Карбонат кальция в сочетании с хитином укрепляет кутикулу очищенных организмов, таких как ракообразные. Это также основной компонент раковин моллюсков.

3. Что из перечисленного не является особенностью кутикулы членистоногого?A. Цементный слойB. КутикулинC. ХитинD. Перламутровый слой

Ответ на вопрос № 3

D верно. Перламутровый слой – это переливающаяся внутренняя часть карбонатных оболочек кальция, также известная как «перламутр».

Источник