Οι άνθρωποι έχουν εξετάσει το σχέδιο του εξωσκελετού από έντομα. Και όπως δείχνει η πρακτική, ένας εξωσκελετός αυξάνει σημαντικά τις σωματικές ικανότητες ενός ατόμου. Ο εξωσκελετός λειτουργεί με τον ίδιο ακριβώς τρόπο στα έντομα. Πώς όμως συνδέονται οι μύες σε έναν τέτοιο σκελετό και τι προστατεύει τα όργανα;

Παρά την πραγματική παρουσία ενός σκελετού, τα έντομα ανήκουν στην κατηγορία των ασπόνδυλων. Ο ανθρώπινος σκελετός, όπως πολλά θηλαστικά, βρίσκεται μέσα στο σώμα και περιλαμβάνει τη σπονδυλική στήλη, τα πλευρά και τα άκρα. Οι μύες είναι προσκολλημένοι στα σκελετικά οστά, γεγονός που το κάνει να κινείται. Τα έντομα «γυρίζουν από μέσα προς τα έξω».

Πώς τα κουνούπια σκότωσαν 52.000.000.000 ανθρώπους;

Οι μέλισσες ουρλιάζουν καθώς συγκρούονται μεταξύ τους

Όταν ακούμε τη λέξη «σκελετός», συνήθως σκεφτόμαστε αμέσως ένα γυμνό κρανίο και σπονδυλική στήλη που συνδέονται με πολλά διαφορετικά οστά. Είναι πραγματικά έτσι, αλλά δεν το έχουν όλοι οι οργανισμοί στον πλανήτη μας. Πολλά ζώα έχουν εξωσκελετό. Θα μάθετε περαιτέρω πώς μοιάζει και ποιες λειτουργίες εκτελεί.

Τι είναι ο εξωσκελετός;

Μύες, σύνδεσμοι και σκελετός σχηματίζονται μαζί μυοσκελετικό σύστημασώμα. Χάρη σε αυτούς γίνονται όλα, ακόμα και οι πιο μικρές κινήσεις. Ο σκελετός σε αυτό το σύστημα παίζει παθητικό ρόλο. Αυτό είναι ένα πλαίσιο που χρησιμεύει ως υποστήριξη για τους μύες και προστασία για εσωτερικά όργανα.

Συμβαίνει:

• εσωτερικό;
• εξωτερικός;
• υδροστατικός.

Το λιγότερο κοινό είναι ο υδροστατικός σκελετός. Δεν έχει σκληρά μέρη και είναι χαρακτηριστικό μόνο για μέδουσες με μαλακό σώμα, σκουλήκια και θαλάσσιες ανεμώνες. Ο καθένας έχει έναν εσωτερικό, ή ενδοσκελετό.Αποτελείται από οστά και χόνδρους, πλήρως καλυμμένους με ιστούς του σώματος.

Ο εξωσκελετός είναι χαρακτηριστικός κυρίως των ασπόνδυλων, αλλά μπορεί να υπάρχει και στα σπονδυλωτά. Δεν κρύβεται μέσα στο σώμα, αλλά το καλύπτει πλήρως ή εν μέρει από πάνω. Ο εξωσκελετός αποτελείται από διάφορες οργανικές και ανόργανες ενώσεις, όπως χιτίνη, κερατίνη, ασβεστόλιθος κ.λπ.

Δεν έχουν όλοι οι οργανισμοί μόνο έναν τύπο «πλαισίου». Ορισμένα είδη έχουν εσωτερικούς και εξωτερικούς σκελετούς. Αυτά τα ζώα περιλαμβάνουν χελώνες και αρμαδίλους.

Πολύποδες

Οι πολύποδες είναι ένα από τα πιο τεμπέλικα πλάσματα στον πλανήτη. Επέλεξαν ουσιαστικά να μην κινούνται μόνοι τους, αλλά να ζουν προσκολλημένοι στον βυθό, σαν φυτά. Μόνο οι θαλάσσιες ανεμώνες δεν έχουν σκληρό σκελετό. Για άλλους, αντιπροσωπεύεται από πρωτεΐνη (γοργόνιες, μαύρα κοράλλια) ή ασβέστη (madreporaceae).

Ο ασβεστώδης εξωσκελετός ονομάζεται συνήθως κοράλλι. Στα μικρά του ανοίγματα βρίσκονται οι ίδιοι οι πολύποδες, που συνδέονται μεταξύ τους με μια μεμβράνη ζωντανού ιστού. Τα ζώα σχηματίζουν ολόκληρες, πολυάριθμες αποικίες. Μαζί, οι εξωσκελετές τους σχηματίζουν ένα «υποβρύχιο δάσος» ή υφάλους που υποστηρίζουν ολόκληρα νησιά.

Το κύριο μέρος των υφάλων βρίσκεται στα νερά Νοτιοανατολική Ασία. Η μεγαλύτερη αποικία στον κόσμο είναι ο Μεγάλος Κοραλλιογενής Ύφαλος στην Αυστραλία. Εκτείνεται σε 2.500 χιλιόμετρα και περιλαμβάνει περισσότερα από 900 νησιά.

Οστρακόδερμο

Τα μαλάκια έχουν έναν από τους πιο όμορφους και διαφορετικούς εξωσκελετούς. Η επιστήμη γνωρίζει περίπου διακόσιες χιλιάδες είδη αυτών των ζώων, καθένα από τα οποία έχει τη δική του δομή. Ο εξωσκελετός των περισσότερων μαλακίων αντιπροσωπεύεται από ένα κέλυφος. Μπορεί να περιέχει αραγωνίτη ή κονχιολίνη με μείγματα ασβεστίτη, βατερίτη, ανθρακικού ασβεστίου και ανθρακικού ασβεστίου.

Μερικά ζώα έχουν ένα σπειροειδές κέλυφος, οι μπούκλες του οποίου στρίβουν σε κύκλο (σαλιγκάρια) ή σε μορφή κώνου (επιθόνιο σκάλα). Στο φαρδύ άκρο υπάρχει μια τρύπα - το στόμιο. Μπορεί να είναι στενό και φαρδύ, οβάλ, στρογγυλό ή με τη μορφή μακράς σχισμής.

Στα cyprea ή grassnakes, κάθε νέα μπούκλα επικαλύπτει την προηγούμενη, καθιστώντας τη σπείρα δύσκολη τη διάκριση και δίνοντας την εντύπωση ότι δεν υπάρχει καθόλου. Αλλά τα δίθυρα πραγματικά δεν το έχουν. Το κέλυφός τους αποτελείται από δύο κυρτά συμμετρικά μέρη που ανοιγοκλείνουν σαν κουτί.

Οι σκελετοί των μαλακίων συνήθως δεν είναι λείοι. Καλύπτονται με μικροσκοπικά λέπια, αυλάκια και εξογκώματα. Σε ορισμένα είδη, οι ράχες, οι καρίνες, οι κορυφογραμμές και οι πλάκες των παραλλαγών του ανθρακικού ασβεστίου εκτείνονται από τα κελύφη.

Αρθρόποδα

Τα αρθρόποδα Phylum περιλαμβάνουν τα καρκινοειδή, τα έντομα, τα αραχνίδια και τα χιλιόποδα. Το σώμα τους έχει καθαρό σχήμα και χωρίζεται σε τμήματα. Από αυτή την άποψη, ο εξωσκελετός των αρθροπόδων είναι πολύ διαφορετικός από το περίβλημα των κοραλλιών και των μαλακίων.

Κάθε τμήμα του σώματός τους είναι τυλιγμένο σε ανθεκτικά πετσάκια (σκληρίτες) από χιτίνη και άλλες ακαθαρσίες, οι οποίες συνδέονται μεταξύ τους με ελαστικές και εύκαμπτες μεμβράνες, παρέχοντας κινητικότητα στο ζώο.

Στα έντομα, η σκληρή αλλά ελαστική επιδερμίδα σχηματίζει το εξωτερικό στρώμα του σκελετού. Κάτω από αυτό υπάρχει ένα στρώμα υποδερμίδας και βασικές μεμβράνες. Αποτελείται από σύμπλοκα λίπους-πρωτεΐνης που εμποδίζουν το σώμα του ζώου να στεγνώσει.

Στα μαλακόστρακα, η επιδερμίδα είναι πιο δυνατή και κορεσμένη με ασβέστη, η οποία γίνεται πιο άφθονο με την πάροδο του χρόνου. Σε ορισμένα είδη, ο σκελετός μπορεί να είναι διαφανής και μαλακός.

Η επιδερμίδα περιέχει χρωστικές ουσίες που δίνουν στα ζώα μια ποικιλία χρωμάτων. Από πάνω συνήθως καλύπτεται με λέπια, αποφύσεις και τρίχες (χαιτοειδή). Σε ορισμένους αντιπροσώπους, το περίβλημα είναι εξοπλισμένο με αδένες που εκκρίνουν δηλητήριο ή οσμές ουσίες.

Σπονδυλωτά

Ανθεκτικά εξωτερικά καλύμματα βρίσκονται επίσης μεταξύ πιο ανεπτυγμένων ζώων. Το εξωτερικό αντιπροσωπεύεται από το κέλυφος. Είναι αξιόπιστη προστασία για το ζώο, καθώς μπορεί να αντέξει το βάρος διακόσια φορές περισσότερο βάροςτον ιδιοκτήτη του.

Το κέλυφος αποτελείται από ένα παχύ ανώτερο στρώμα κερατίνης με τη μορφή σφιχτά στερεωμένων φύλλων και ένα εσωτερικό στρώμα οστού. Η σπονδυλική στήλη και οι νευρώσεις συνδέονται με αυτά από μέσα, επαναλαμβάνοντας το τοξωτό σχήμα του κελύφους. Το τμήμα του σκελετού που καλύπτει την πλάτη ονομάζεται κοίλο και η ασπίδα της κοιλιάς ονομάζεται πλάστρον. Όλα τα σκουπίδια πάνω τους μεγαλώνουν ανεξάρτητα από τα άλλα και αποκτούν ετήσιους δακτυλίους όταν το ζώο πέφτει σε χειμερινό ύπνο.

Τα κοχύλια μπορεί να έχουν διάφορα χρώματακαι σχέδια, αλλά κυρίως το χρώμα τους είναι μεταμφιεσμένο ως εξωτερικό περιβάλλον. Οι αστρικές χελώνες έχουν μαύρα και κυρτά σχήματα με κίτρινα "αστέρια" στο κέντρο. Στο αφρικανικό kinix είναι πιο συγκρατημένο και έχει ομοιόμορφο κιτρινοκαφέ χρώμα.

Αυτός ο τύπος σκελετού είναι χαρακτηριστικό στοιχείοαρθρόποδα. Ο εξωσκελετός (επιδερμίδα) εκκρίνεται από την επιδερμίδα. δεν περιέχει κύτταρα και αποτελείται κυρίως από χιτίνη. Αυτό είναι το σκληρό εξωτερικό κάλυμμα του σώματος, το οποίο είναι κατασκευασμένο από διασυνδεδεμένες πλάκες ή σωληνοειδείς σχηματισμούς. Τα τμήματα της τραχείας, του πρόσθιου (στόμιο) και του οπίσθιου (πρωκτοδάιου) του πεπτικού σωλήνα είναι επίσης επενδεδυμένα με χιτίνη. Η χιτίνη είναι ένα ισχυρό, ελαφρύ υλικό, αλλά μπορεί να γίνει σκληρό όταν ενσωματωθεί με «σκληρυμένες» πρωτεΐνες ή μέσω ασβεστοποίησης (ειδικά στα υδρόβια καρκινοειδή). Σε περιοχές του σκελετού που πρέπει να παραμείνουν κινητές, για παράδειγμα, στη συμβολή των πλακών, η χιτίνη παραμένει αμετάβλητη. Αυτός ο σχεδιασμός πλακών ή σωλήνων που συνδέονται με εύκαμπτες μεμβράνες παρέχει τόσο προστασία όσο και κινητικότητα.

Τα αρθρόποδα είναι η μόνη ομάδα ασπόνδυλων που έχουν αρθρωτά άκρα, τα οποία αποτελούνται από μοχλούς που συνδέονται με αρθρώσεις. Αυτοί οι μοχλοί οδηγούνται από καμπτήρες και εκτείνοντες μύες που συνδέονται με τις εσωτερικές προεξοχές του εξωσκελετού (Εικ. 17.1). Επειδή η χιτίνη είναι διαπερατή στο νερό, τα χερσαία αρθρόποδα, όπως τα έντομα, θα μπορούσαν να κινδυνεύουν να αποξηρανθούν. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει χάρη στο επικείμενο, ένα στρώμα που μοιάζει με κερί που εκκρίνεται από αδενικά κύτταρα της επιδερμίδας και φέρεται στην επιφάνεια μέσω αγωγών (Εικ. 4.33). Έτσι, ο εξωσκελετός δεν χρησιμεύει μόνο ως υποστήριξη και προστασία για τα εσωτερικά όργανα, αλλά προστατεύει επίσης το σώμα από την αφυδάτωση.

Για τέτοια μικρά ζώα όπως τα περισσότερα αρθρόποδα, ο εξωσκελετός των κοίλων σωληνοειδών στοιχείων χρησιμεύει ως μια πολύ βολική δομή στήριξης και κίνησης. ο σωλήνας μπορεί, χωρίς κάμψη, να αντέξει σημαντικά μεγαλύτερα φορτία από έναν πυκνό κύλινδρο της ίδιας μάζας. Ωστόσο, καθώς αυξάνεται το μέγεθος και το βάρος του ζώου, μια τέτοια οργάνωση γίνεται λιγότερο βολική - για να διατηρηθεί επαρκής αντοχή, το πάχος και η μάζα του εξωσκελετού θα πρέπει να αυξηθούν τόσο πολύ που τελικά θα αποδειχθεί πολύ βαρύ και ογκώδες.

Η ανάπτυξη εμφανίζεται όταν molts- στα έντομα σε νεαρά στάδια (προνύμφες ή νύμφες) και στα καρκινοειδή στην ενήλικη ζωή. Σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, ο παλιός εξωσκελετός απορρίπτεται (απλώνεται) και ένας νέος εκτίθεται - μαλακός και ελαστικός. Το ζώο μεγαλώνει ενώ η νέα επιδερμίδα δεν έχει ακόμη σκληρύνει, χάρη στην ικανότητά της να τεντώνεται και να αυξάνεται σε μέγεθος, η οποία συχνά συνοδεύεται από αλλαγή σχήματος. Τελικά ο νέος εξωσκελετός γίνεται άκαμπτος, αλλά μέχρι τότε το ζώο είναι ευάλωτο στα αρπακτικά. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο σκελετός δεν είναι σε θέση να υποστηρίξει το βάρος του σώματος και κάθε είδους κίνηση είναι πρακτικά αδύνατη. Για τα υδρόβια ζώα, αυτό το πρόβλημα δεν είναι τόσο σοβαρό, καθώς το νερό τα βοηθά να υποστηρίξουν το σωματικό τους βάρος, αλλά κατά την περίοδο τήξης, τόσο τα υδρόβια όσο και τα χερσαία ζώα τείνουν να κρύβονται σε καταφύγια για να μειώσουν τον κίνδυνο αρπαγής από αρπακτικό. Το molting είναι μια διαδικασία που απαιτεί σημαντική ενεργειακή δαπάνη (κυρίως για την κατασκευή ενός νέου εξωσκελετού) και σχετίζεται με την απώλεια υλικού όταν αποβάλλεται η παλιά επιδερμίδα.

Οι τριμμένοι γρύλοι που προστίθενται στα τρόφιμα ηρεμούν το ανοσοποιητικό σύστημα και βελτιώνουν τη μικροχλωρίδα του εντέρου.

Πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν τη βιβλική έκφραση «να τρως ακρίδες και άγριο μέλι», που με αλληγορική έννοια σημαίνει να ζεις από χέρι σε στόμα, να οδηγείς έναν σκληρό τρόπο ζωής - φυσικά, επειδή οι ακρίδες στη Βίβλο ονομάζονται κάποιο είδος βρώσιμης ακρίδας. Και παρόλο που τώρα, όπως γνωρίζουμε, πολλά έθνη έχουν μια ποικιλία «ακριτών» στην παραδοσιακή τους κουζίνα, μας φαίνεται ότι μπορείτε να φάτε έντομα μόνο αν πεινάτε πολύ.

Ωστόσο, όπως γράφουν Επιστημονικές Εκθέσειςερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν στο Μάντισον, μια τέτοια δίαιτα μπορεί να είναι αρκετά ωφέλιμη για την υγεία - χάρη στα «acrids». Το πείραμα περιελάμβανε δύο δωδεκάδες υγιείς άνδρες και γυναίκες ηλικίας 18 έως 48 ετών που είτε έτρωγαν κανονικό φαγητό για πρωινό είτε είχαν αναμειχθεί γρύλους σε σκόνη στα μάφιν και τα μιλκσέικ τους.

Μετά από δύο εβδομάδες, όλα άλλαξαν: όσοι έτρωγαν προηγουμένως ένα κανονικό πρωινό έλαβαν τώρα φαγητό με γρύλους, και εκείνοι που έτρωγαν φαγητό με γρύλους έλαβαν κανονικό πρωινό για τις επόμενες δύο εβδομάδες. Όλοι τους έκαναν εξετάσεις αίματος, δείγματα εντερικής μικροχλωρίδας και ρωτήθηκαν λεπτομερώς για τις γαστρονομικές τους συνήθειες και όλα αυτά έγιναν τρεις φορές: στην αρχή του πειράματος, στη μέση (δηλαδή όταν άλλαξαν το κανονικό πρωινό σε γρύλους και πλάτη) και στο τέλος. Ενώ οι ερευνητές έκαναν τις αναλύσεις, δεν γνώριζαν ποια δείγματα ανήκαν σε ποιο άτομο.

Σύμφωνα με τα προσωπικά συναισθήματα των εθελοντών, η σκόνη κρίκετ είναι όχι παρενέργειεςδεν δημιούργησε κανένα πρόβλημα στην πέψη. Επιπλέον, μετά την κατανάλωση γρύλων, τα επίπεδα στο αίμα τους μειώθηκαν από την πρωτεΐνη TNF, η οποία είναι γνωστό ότι διεγείρει τη φλεγμονή - δηλαδή, μια δίαιτα με σκόνη εντόμων ηρεμούσε το ανοσοποιητικό σύστημα. Επίσης, μετά την κατανάλωση γρύλων, η δραστηριότητα ενός ενζύμου, που θεωρείται σημάδι υγιούς εντέρου, αυξήθηκε και υπήρχαν περισσότερα ωφέλιμα βακτήρια στα έντερα. Bifidobacterium animalis, βελτιώνοντας την πέψη.

Το πείραμα περιελάμβανε μικρό αριθμό ατόμων και τα αποτελέσματα θα ωφελούνταν εάν επιβεβαιωθούν σε μελέτες με πιο ισχυρά στατιστικά στοιχεία. Και είναι επίσης σκόπιμο να μάθετε τι ακριβώς είναι για τους γρύλους που τους κάνει χρήσιμους. Ωστόσο, μπορούμε να υποθέσουμε ότι το όλο θέμα εδώ είναι η χιτίνη, ένας φυσικός πολυσακχαρίτης που σχηματίζει τον εξωσκελετό των εντόμων.

Η χιτίνη είναι χημικός συγγενής των φυτικών διαιτητικών ινών, οι οποίες είναι επίσης φυσικοί πολυσακχαρίτες. Οι φυτικές ίνες χρησιμεύουν ως τροφή για την εντερική μικροχλωρίδα, η οποία ταυτόχρονα απελευθερώνει διάφορες ευεργετικές ουσίες - γι' αυτό οι διατροφολόγοι συμβουλεύουν να τρώμε περισσότερα λαχανικάκαι φρούτα. Η χιτίνη, φυσικά, εξακολουθεί να είναι διαφορετική από τις φυτικές ίνες, αλλά ίσως και τα εντερικά μας βακτήρια μπορούν να τρέφονται με αυτήν - προς αμοιβαίο όφελος αυτών και εμάς.

Η τροφή των εντόμων θυμάται πλέον συχνά στον κόσμο περιβαλλοντικά προβλήματα, που συνοδεύουν τη συνηθισμένη κτηνοτροφία. Τα έντομα έχουν όλα όσα χρειάζεστε ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιεςΕπιπλέον, η καλλιέργειά τους είναι μερικές φορές ευκολότερη και δεν απαιτεί τόση ενεργειακή δαπάνη όσο η εκτροφή ζώων.

Ωστόσο, ακόμα κι αν βρουν κάποιο άλλο όφελος, είναι απίθανο οι φάρμες γρύλων, ακρίδων ή τερμιτών να αντικαταστήσουν σύντομα τα αγροκτήματα βοοειδών. από την άλλη τρώμε καραβίδες και γαρίδες, αλλά είναι πιο κοντά στα έντομα παρά στα γουρούνια και τις αγελάδες.