Биология в 3 томах. Tом 2 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003686-5
Скачать (прямая ссылка):
У огромного числа животных в процессе эволюции выработались сложные локомоторные системы, позволяющие искать и добывать пищу. Лишь немногие животные успешно приспособились к сидячему образу жизни; однако даже у них отдельные части тела отличаются большой подвижностью.
Для некоторых животных локомоторная активность — это не только способ поиска пищи, но и средство для спасения от хищников. Кроме того, перемещаясь, животные расселяются, осваивают новые благоприятные местообитания, а также находят себе половых партнеров.
Для осуществления локомоции необходима координированная работа нервной, мышечной и скелетной систем. Мышцы, участвующие в локомоции, прикреплены к скелету, поэтому их называют скелетными мышцами. Они работают
как машины, преобразующие химическую энергию в механическую. Мышцы способны сокращаться и при этом приводить в движение системы рычагов, формируемые некоторыми костями конечностей. Благодаря координированной работе рычагов животное перемещается. Скелетно-мышечная система обеспечивает также поддержание позы и находится под общим контролем центральной нервной системы.
Особая мускулатура обеспечивает перемещение веществ внутри тела. Сердечная мышца (разд. 6.5) прогоняет по всему телу кровь, а сокращение или расслабление гладкой мускулатуры в стенках кровеносных сосудов регулирует кровоток, изменяя их просвет. Гладкая мускулатура кишечника своими волнообразными сокращениями (перистальтика) проталкивает пищу по кишечному тракту (разд. 8.3.5). Это лишь некоторые из многочисленных процессов такого рода, происходящих в организме.
В этой главе нас будет интересовать в первую очередь локомоторная активность и мы подробно рассмотрим две системы — скелетную и мышечную, а затем познакомимся с типами локомоции, свойственными различным организмам.
Опорные системы
По мере увеличения в процессе эволюции размеров растений и животных возникает необходимость в особых структурах, поддерживающих форму их тела. Особенно важны эти структуры для организмов, покинувших водную среду и за-
БОТАНИКА_
селивших сушу. Животным опору обеспечивает скелет, а растениям — механические ткани. К последним относятся колленхима, склеренхима и ксилема. Для поддержания формы органов важен также тургор паренхимных клеток. Строение и роль этих тканей обсуждаются в гл. 6 и 22.
18.1. Скелетные системы
18.1.1. Функции скелета
Основные функции скелета следующие:
1. Опора. У огромного большинства животных имеются разного рода опорные структуры. Общая схема и детали их строения зависят от того, обитает животное в воде или на суше, передвигается на двух или четырех ногах, по земле или по воздуху. Скелет любого типа служит жестким, устойчивым к сжатию каркасом тела. Он помогает телу сохранять определенную форму. У наземных организмов скелет обеспечивает опору для всей массы тела, противодействуя силе тяжести, и во многих случаях приподнимает тело над землей. Это облегчает животным передвижение по суше. Внутренние органы оказываются закрепленными и подвешенными к скелету.
2. Защита. У некоторых животных, например у членистоногих (разд. 18.1.3), имеется экзоскелет, или наружный скелет, который защищает нежные внутренние органы. У других животных эту функцию выполняют части эндоскелета, или внутреннего скелета (разд. 18.1.4). У человека, например, черепная коробка обеспечивает защиту головного мозга и органов чувств (зрения, обоняния, равновесия и слуха), позвоночник — защиту спинного мозга, а ребра и грудина — защиту сердца, легких и крупных кровеносных сосудов.
3. Локомоция. Скелет, построенный из твердого материала, служит местом прикрепления мышц. При сокращении мышц части скелета работают как рычаги и это обеспечивает осуществление различных движений. У мягкотелых животных при движении опорой для сокращающихся мышц служит полостная жидкость (разд. 18.1.2).
ММА им. И.М. Сеченова
4. Скелет может иметь и другие функции, например кроветворную или служить местом накопления кальция и фосфата (разд. 18.2.2). Различают три основных типа скелета: гидростатический скелет, экзоскелет и эндоскелет.
18.1.2. Гидростатический скелет
Этот тип скелета характерен для животных, имеющих мягкое тело. У них в полость, образованную мышечными стенками, секрети-руется жидкость, которая, оказывая давление на мышцы, заставляет их сокращаться, чтобы преодолевать это давление. Мышцы не прикреплены к каким-либо структурам и поэтому при сокращении они тянут лишь друг друга. Животное сохраняет определенные размеры и форму тела благодаря давлению полостной жидкости, с одной стороны, и сокращающихся мышц — с другой. Обычно мышечные волокна образуют два слоя — продольную и кольцевую мускулатуру. Движение происходит благодаря тому, что эти слои работают как антагонисты. У сегментированных животных (таких, как обыкновенный дождевой червь) этот эффект локализован и лишь определенные сегменты приводятся в движение или изменяют форму. Подробно роль гидростатического скелета при движении на примере дождевого червя будет рассмотрена в разд. 18.5.1.
