השלדים של בעלי חיים שונים שונים זה מזה. המבנה שלהם תלוי במידה רבה בבית הגידול ובאורח החיים של אורגניזם מסוים. מה משותף לשלדים של בעלי חיים? אילו הבדלים קיימים? במה שונה השלד האנושי מזה של יונקים אחרים?
השלד הוא התמיכה של הגוף
המבנה הקשה והאלסטי של עצמות, סחוס ורצועות בגוף האדם והחי נקרא השלד. יחד עם שרירים וגידים, הוא יוצר את מערכת השרירים והשלד, שבזכותה יכולים יצורים חיים לנוע במרחב.
זה כולל בעיקר עצמות וסחוס. בחלק הנייד ביותר, הם מחוברים על ידי מפרקים וגידים, ויוצרים שלם אחד. ה"שלד" המוצק של הגוף לא תמיד מורכב מרקמת עצם וסחוס, לפעמים הוא נוצר על ידי כיטין, קרטין או אפילו אבן גיר.
חלק מדהים בגוף הוא העצמות. הם מאוד חזקים ונוקשים, מסוגלים לעמוד בעומסים עצומים, אך בו זמנית נשארים קלים. בגוף צעיר, העצמות אלסטיות, ועם הזמן הופכות שבריריות ושבירות יותר.
שלד החיות הוא מעין "מזווה" של מינרלים. אםלגוף חסר אותם, ואז האיזון של האלמנטים הדרושים מתחדש מהעצמות. העצמות מורכבות ממים, שומן, חומרים אורגניים (פוליסכרידים, קולגן), וכן מלחים של סידן, נתרן, זרחן, מגנזיום. ההרכב הכימי המדויק תלוי בתזונה של אורגניזם מסוים.
משמעות השלד
גוף של אנשים וחיות הוא קליפה, שבתוכה יש איברים פנימיים. קליפה זו מעוצבת על ידי השלד. שרירים וגידים מחוברים ישירות אליו, מתכווצים, הם מכופפים את המפרקים, עושים תנועה. אז אנחנו יכולים להרים רגל, לסובב את הראש, לשבת או להחזיק משהו ביד.
בנוסף, השלד של בעלי חיים ובני אדם משמש כהגנה על רקמות רכות ואיברים. למשל, הצלעות מסתירות מתחתיהן את הריאות והלב ומכסות אותן ממכות (כמובן אם המכות אינן חזקות מדי). הגולגולת מונעת נזק למוח השברירי למדי.
חלק מהעצמות מכילות את אחד האיברים החשובים ביותר - מוח העצם. בבני אדם, הוא מעורב בתהליכים של hematopoiesis, יצירת כדוריות דם אדומות. זה גם יוצר לויקוציטים, תאי דם לבנים שאחראים על חסינות הגוף.
איך ומתי נוצר השלד?
שלד החיות וכל מערכת השרירים והשלד התעוררו הודות לאבולוציה. על פי הגרסה המקובלת, לאורגניזמים הראשונים שהופיעו על כדור הארץ לא היו התאמות מורכבות כל כך. במשך זמן רב, יצורים אמבים רכים היו קיימים על הפלנטה שלנו.
אז באטמוספירה ובהידרוספירה של כוכב הלכת היה פי עשרה פחות חמצן. בשלב מסוים, נתח הגז הפךלהגביר, להתחיל, כפי שמדענים מציעים, תגובת שרשרת של שינויים. לפיכך, כמות הקלציטים והארגוניטים עלתה בהרכב המינרלים של האוקיינוס. הם, בתורם, הצטברו באורגניזמים חיים, ויצרו מבנים מוצקים או אלסטיים.
האורגניזמים המוקדמים ביותר שהיו להם שלד נמצאו בשכבות אבן גיר בנמיביה, סיביר, ספרד ואזורים אחרים. הם אכלסו את האוקיינוסים בעולם לפני כ-560 מיליון שנים. במבנה שלהם, האורגניזמים דמו לספוגים בעלי גוף גלילי. קרניים ארוכות (עד 40 ס מ) של סידן פחמתי יצאו מהן באופן רדיאלי, שמילאו תפקיד של שלד.
זנים של שלדים
בעולם החי, ישנם שלושה סוגי שלד: חיצוני, פנימי ונוזל. השלד החיצוני או החיצוני אינו מוסתר מתחת לכיסוי עור או רקמות אחרות, אלא מכסה לחלוטין או חלקי את גוף החיה מבחוץ. לאילו חיות יש שלד חיצוני? הוא מוחזק על ידי עכבישנים, חרקים, סרטנים וכמה בעלי חוליות.
כמו שריון, הוא מבצע בעיקר תפקיד מגן, ולפעמים הוא יכול לשמש מחסה לאורגניזם חי (שריון צב או חילזון). לשלד כזה יש חיסרון משמעותי. זה לא גדל עם הבעלים, וזו הסיבה שהחיה נאלצת להשיל אותו מעת לעת ולגדל כיסוי חדש. במשך תקופה מסוימת, הגוף מאבד את ההגנה הרגילה שלו והופך לפגיע.
האנדושלד הוא השלד הפנימי של בעלי חיים. הוא מכוסה בבשר ועור. יש לו עיצוב מורכב יותר, מבצע פונקציות רבות וגדלבו זמנית עם האורגניזם כולו. השלד האנדוסי מחולק לחלק צירי (עמוד שדרה, גולגולת, חזה) וחלק נוסף או היקפי (גפיים ועצמות החגורות).
השלד הנוזלי או ההידרוסטטי הוא הפחות נפוץ. הוא מוחזק על ידי מדוזות, תולעים, כלניות ים וכו'. זהו קיר שרירי מלא בנוזל. לחץ הנוזל שומר על צורת הגוף. כאשר השרירים מתכווצים, הלחץ משתנה, מה שמניע את הגוף.
לאיזה חיות אין שלד?
במובן הרגיל, השלד הוא בדיוק המסגרת הפנימית של הגוף, קבוצה של עצמות וסחוס היוצרים את הגולגולת, הגפיים ועמוד השדרה. עם זאת, ישנם מספר אורגניזמים שאין להם חלקים אלו, שלחלקם אפילו אין צורה ספציפית. אבל האם זה אומר שאין להם שלד בכלל?
ז'אן בפטיסט למארק איחד אותם פעם לקבוצה גדולה של חסרי חוליות, אבל מלבד היעדר עמוד שדרה, שום דבר אחר לא מאחד את החיות הללו. כיום ידוע שאפילו לאורגניזמים חד-תאיים יש שלד.
לדוגמה, ברדיולארים הוא מורכב מכיטין, סיליקון או סטרונציום סולפט וממוקם בתוך התא. לאלמוגים יכולים להיות שלד הידרוסטטי, חלבון פנימי או שלד גירני חיצוני. בתולעים, מדוזות וכמה רכיכות, הוא הידרוסטטי.
במספר רכיכות, השלד הוא חיצוני ויש לו צורה של קליפה. במינים שונים, המבנה שלו שונה. ככלל, הוא כולל שלוש שכבות, המורכבות מהחלבון קונצ'ולין וסידן פחמתי. קונכיות הן דו-סתמיות (מולים, צדפות) וספירליותעם תלתלים ולפעמים מחטים פחמתיות וקוצים.
פרוקי רגליים
סוג פרוקי הרגליים שייך גם לחסרי החוליות. זוהי קבוצת בעלי החיים הרבים ביותר, הכוללת סרטנים, ארכנידים, חרקים, מרבה רגליים. גופם סימטרי, בעל גפיים זוגיות ומחולק למקטעים.
לפי המבנה, השלד של החיות הוא חיצוני. הוא מכסה את כל הגוף בצורה של לציפורן המכילה כיטין. הציפורן היא קליפה קשיחה המגנה על כל קטע של החיה. האזורים הצפופים שלו הם סקלריטים, המחוברים ביניהם על ידי ממברנות ניידות וגמישות יותר.
בחרקים, הציפורן חזקה ועבה, מורכבת משלוש שכבות. על פני השטח, הוא יוצר שערות (צ'אטות), קוצים, זיפים וצמחים שונים. אצל עכבישניים, הציפורן דקה יחסית ומכילה שכבה עורית וממברנות בסיס מתחתיה. בנוסף להגנה, זה מונע מבעלי חיים לאבד לחות.
לסרטני אדמה ולכיני עץ אין שכבה חיצונית צפופה השומרת על הלחות בגוף. רק דרך החיים מצילה אותם מהתייבשות - בעלי חיים שואפים כל הזמן למקומות עם לחות גבוהה.
שלד של אקורדיטים
אקורד הוא תצורת שלד צירית פנימית, גדיל אורכי של מסגרת העצם של הגוף. הוא קיים בקורדיטים, מהם יש יותר מ-40,000 מינים. אלה כוללים חסרי חוליות, שבהם ה-notochord קיים במשך תקופה מסוימת באחד משלבי ההתפתחות.
בנציגים הנמוכים של הקבוצה (זמלים, ציקלוסטומיםומינים מסוימים של דגים) ה-notochord נמשך לאורך כל החיים. בכמשים, הוא ממוקם בין המעיים לצינור העצבי. הוא מורכב מלוחות שרירים רוחביים, המוקפים בקליפה ומחוברים ביניהם על ידי יציאות. מתכווץ ומרגיע, זה עובד כמו שלד הידרוסטטי.
בציקלוסומים, ה-Notochord מוצק יותר ויש לו יסודות של חוליות. אין להם איברים מזווגים, לסתות. השלד נוצר רק על ידי רקמת חיבור וסחוס. מתוכם נוצרות הגולגולת, קרני הסנפירים והסריג הפתוח של הזימים של החיה. גם ללשון הציקלוסטומים יש שלד: בראש האיבר יש שן, שבעזרתה נושאת החיה את טרפה.
חולייתנים
בנציגים הגבוהים יותר של האקורדטים, החוט הצירי הופך לעמוד שדרה - האלמנט התומך של השלד הפנימי. זהו עמוד גמיש המורכב מעצמות (חוליות) המחוברות בדיסקים ובסחוס. ככלל, הוא מחולק למחלקות.
מבנה השלדים של בעלי חוליות מסובך הרבה יותר מזה של אקורדיטים אחרים, ויותר מכך, של חסרי חוליות. כל נציגי הקבוצה מאופיינים בנוכחות של מסגרת פנימית. עם התפתחות מערכת העצבים והמוח, הם יצרו גולגולת עצם. ומראה עמוד השדרה סיפק הגנה טובה יותר לחוט השדרה ולעצבים.
איברים מזווגים ולא מזווגים יוצאים מעמוד השדרה. אלה שאינם מזווגים הם זנבות וסנפירים, אלה הזוגיים מחולקים לחגורות (עליון ותחתון) ושלד של גפיים חופשיות (סנפירים או גפיים עם חמש אצבעות).
דגים
אלהאצל בעלי חוליות, השלד מורכב משני חלקים: הגזע והזנב. לכרישים, לקרניים ולכימרות אין רקמת עצם. השלד שלהם מורכב מסחוס גמיש שצובר סיד והופך קשה עם הזמן.
לשאר הדגים יש שלד עצם. שכבות סחוס ממוקמות בין החוליות. בחלק הקדמי, תהליכים לרוחב משתרעים מהם, עוברים לתוך הצלעות. לגולגולת של דגים, בניגוד לבעלי חיים יבשתיים, יש יותר מארבעים חלקים נעים.
הלוע מוקף בחצי עיגול מ-3 עד 7 קשתות זימים, שביניהם ממוקמים חריצי זימים. מבחוץ הם יוצרים זימים. לכל הדגים יש אותם, רק בחלקם הם נוצרים על ידי רקמה סחוסית, בעוד שבאחרים - על ידי עצם.
עצמות הרדיוס של הסנפירים, המחוברות בקרום, יוצאות מעמוד השדרה. סנפירים מזווגים - חזה וגחון, לא מזווג - אנאלי, גב, זנב. המספר והסוג שלהם משתנים.
דו-חיים וזוחלים
לדו-חיים יש חלקים צוואריים ומקודשים, שנעים בין 7 ל-200 חוליות. לחלק מהדו-חיים יש קטע זנב, לחלקם אין זנב, אבל יש גפיים מזווגות. הם זזים בקפיצה, כך שהגפיים האחוריות מוארכות.
מינים חסרי זנב חסרים צלעות. הניידות של הראש מסופקת על ידי החוליה הצווארית, המחוברת לחלק האחורי של הראש. כתפיים, אמות וידיים מופיעות באזור בית החזה. האגן מכיל את עצמות הכסל, הערווה והשיס. ולגפיים האחוריות יש רגל תחתונה, ירך, רגל.
גם שלד זוחליםיש חלקים אלה, הופך מסובך יותר עם החלק החמישי של עמוד השדרה - המותני. יש להם 50 עד 435 חוליות. הגולגולת מאובנת יותר. קטע הזנב קיים תמיד, החוליות שלו יורדות לקראת הסוף.
לצבים יש שלד חיצוני בצורת קליפה חזקה של קרטין ושכבה פנימית של עצם. הלסתות של צבים נטולות שיניים. לנחשים אין עצם חזה, כתפיים וחגורת אגן, והצלעות מחוברות לכל אורך עמוד השדרה, למעט קטע הזנב. הלסתות שלהם גמישות מאוד לבליעת טרף גדול.
ציפורים
תכונות שלד הציפורים קשורות במידה רבה ליכולת לעוף שלהן, לחלק מהמינים יש התאמות לריצה, צלילה, טיפוס על ענפים ומשטחים אנכיים. לציפורים יש חמישה חלקים של עמוד השדרה. חלקים מאזור צוואר הרחם מחוברים בצורה נעה, באזורים אחרים החוליות מתמזגות לעיתים קרובות.
העצמות שלהם קלות וחלקן מלאות חלקית באוויר. צוואר הציפורים מוארך (10-15 חוליות). הגולגולת שלהם שלמה, ללא תפרים, לפניה יש מקור. הצורה והאורך של המקור שונים מאוד וקשורים לדרך בה אוכלים בעלי חיים.
המכשיר העיקרי לטיסה הוא הקיל. זוהי גדילה גרמית בחלק התחתון של עצם החזה, אליה מחוברים שרירי החזה. הקיל מפותח בציפורים מעופפות ובפינגווינים. במבנה השלד של בעלי החוליות הקשורים לעוף או חפירה (שומות ועטלפים), הוא קיים גם כן. ליען אין את זה, תוכי הינשוף.
הגפיים הקדמיות של ציפורים הן כנפיים. הם מורכביםמעצם הזרוע עבה וחזק, אולנה מעוקל ורדיוס דק. חלק מהעצמות ביד מתמזגות זו לזו. אצל כולם מלבד יענים, עצמות הערווה של האגן אינן מתמזגות זו לזו. כך יכולים ציפורים להטיל ביצים גדולות.
יונקים
כעת ישנם כ-5,500 מינים של יונקים, כולל בני אדם. בכל חברי הכיתה, השלד הפנימי מחולק לחמישה חלקים וכולל את הגולגולת, עמוד החוליה, החזה, החגורות של הגפיים העליונות והתחתונות. לארמדיל יש שלד חיצוני בצורת מעטפת של מספר מגנים.
גולגולת היונקים גדולה יותר, ישנה עצם זיגומטית, חך גרמי משני ועצם תוף זוגית, שאינה מצויה בבעלי חיים אחרים. החגורה העליונה, כוללת בעיקר את השכמות, עצמות הבריח, הכתף, האמה והיד (משורש כף היד, מטאקרפוס, אצבעות עם פלנגות). החגורה התחתונה מורכבת מהירך, הרגל התחתונה, כף הרגל עם טרסוס, מטטרסוס ואצבעות. ההבדלים הגדולים ביותר בתוך הכיתה נראים דווקא בחגורות הגפיים.
לכלבים ולסוסים חסרים להבי כתפיים ועצם הבריח. בכלבי ים, הכתף ועצם הירך מוסתרות בתוך הגוף, והגפיים עם חמש אצבעות מחוברות בקרום ונראות כמו סנפירים. עטלפים עפים כמו ציפורים. אצבעותיהם (למעט אחת) מוארכות מאוד ומחוברות ברשת עור, היוצרות כנף.
במה אדם שונה?
לשלד האדם יש את אותם חלקים כמו יונקים אחרים. במבנה, הוא דומה ביותר לשימפנזה. אבל, בניגוד אליהם, רגליים אנושיות ארוכות בהרבה מהזרועות. כל הגוף מכווןאנכית, הראש אינו בולט קדימה, כמו אצל בעלי חיים.
חלקה של הגולגולת במבנה גדול בהרבה מזה של קופים. מנגנון הלסת, להיפך, קטן וקצר יותר, הניבים מצטמצמים, השיניים מכוסות באמייל מגן. לאדם יש סנטר, הגולגולת מעוגלת, אין לו רכסי גבות רציפים.
אין לנו זנב. הגרסה הלא מפותחת שלו מיוצגת על ידי עצם הזנב של 4-5 חוליות. בניגוד ליונקים, החזה אינו שטוח משני הצדדים, אלא מורחב. האגודל מנוגד לשאר, היד מחוברת בצורה נעה לפרק כף היד.
