Опорные системы

1

Поперечный срез ствола канадской сосны

Опорные функции у растений выполняют четыре вида тканей – паренхима, колленхима, склеренхима и ксилема. Паренхима обеспечивает опорную функцию у травянистых растений. Опорную функцию кустарников и деревьев обеспечивают, прежде всего, ксилема и склеренхима, составляющие вместе древесину.

У большинства животных имеются разнообразные опорные системы (скелет), которые обеспечивают характерную форму тела, играют существенную роль в перемещении животного, а также защищают внутренние органы от механических повреждений. Существует три основных формы скелета:

- гидростатический скелет;

- эндоскелет;

- экзоскелет.

Гидростатический скелет характерен для мягкотелых животных. Полостная жидкость, заключённая внутри мышечных стенок, оказывает давление на мышцы; давление этой жидкости и противодействующее ему сокращение мышц помогает животному поддерживать форму тела.

Внутренний скелет (эндоскелет) имеется у некоторых простейших (кремниевые структуры), головоногих моллюсков (внутренние раковины), позвоночных (костная и хрящевая ткани). Эндоскелет построен из живых клеток и может непрерывно расти вместе с телом.

2

Эндоскелет фораминифер

Как уже отмечалось, скелет позвоночных животных построен из костной и хрящевой ткани. На продольном разрезе длинной кости хорошо различимы полая трубка – диафиз, на концах которой находятся два расширения – эпифизы. Полость диафиза заполнена жёлтым костным мозгом, а между костными перекладинами эпифиза находится красный костный мозг. В костном мозге образуются эритроциты и гранулоциты.

3

Строение кости

4

Суставы

Скелет эмбриона является полностью хрящевым, по мере роста он становится костным. Кости окружаются плотной тканью – надкостницей, клетки хряща разрушаются, а образовавшиеся полости заполняются клетками костного мозга. Клетки особого вида – остеобласты – выделяют костное вещество. Одновременно с окостенением происходит и рост кости в длину. Хрящ между диафизом и эпифизом в это время непрерывно образуется и окостеневает. Постепенно хрящ в зонах роста замещается костью, и рост прекращается. Однако и после этого кость способна изменяться; механические нагрузки стимулируют откладку дополнительной костной ткани, часто в виде выростов и гребней. При отсутствии нагрузок кость атрофируется.

В местах соединения костей у позвоночных образуются суставы, благодаря которым возможно движение костей друг относительно друга. Неподвижные соединения (швы между костями черепа, соединение костей тазового пояса) представляют собой тонкий слой соединительной ткани, жёстко фиксирующей кости. Полуподвижные соединения (между позвонками, костями запястья) – это хрящевые прокладки, позволяющие костям поворачиваться или скользить друг по другу. Подвижные суставы покрыты плотной сумкой, заполненной синовиальной жидкостью. Эта жидкость уменьшает трение между костями. К подвижным суставам относятся локтевой, коленный, плечевой, тазобедренный суставы, а также суставы пальцев.

Внешний скелет (экзоскелет) характерен для членистоногих, у которых он построен из хитина. Экзоскелет членистоногих – твёрдый неклеточный наружный покров, состоящий из пластинок и трубок. Трубчатое строение элементов позволяет при небольшой толщине выдерживать значительные нагрузки. Таким образом, членистое строение конечностей обеспечивает этому типу животных одновременно и защиту, и подвижность. Железистые клетки эпидермиса секретируют специальный воскоподобный слой – эпикутикулу, предохраняющий организм от обезвоживания.

5

Экзоскелет насекомых

Рост экзоскелета происходит при линьке. В определённое время старый хитиновый покров сбрасывается, и обнажается новый – пока ещё мягкий. До тех пор, пока он не затвердел, животное может расти. С другой стороны, в это время оно уязвимо для хищников, а мягкий скелет не способен поддерживать вес тела и предполагает почти полную неподвижность. Линька требует значительных затрат энергии.