Archive

Posts Tagged ‘Скелет’

3ачем нужен скелет


Скелет представляет собой опорную систему: он поддерживает Форму тела и обеспечивает наличие рычагов, которыми оперируют мышцы. Скелет — это механически жесткая устойчивая структура; он может быть внутренним (эндоскелет, как у позвоночных, от рыб до млекопитающих) или внешним (экзоскелет, как у членистоногих, от крабов до пауков и насекомых).

Скелет должен быть достаточно прочным, чтобы, не разрушаясь, выдерживать различные нагрузки. Скелет должен удерживать вес животного, иначе оно будет раздавлено собственной тяжестью. Он должен противостоять силам, возникающим при движении и вызывающим изгибы и кручения, которые могут его разрушить. Скелет также должен быть устойчив к толчкам, и это, быть может, самое важное требование.

Более тяжелый скелет прочнее, и у неподвижных животных, например коралловых полипов, основную часть тела составляет скелетный материал. У подвижных животных тяжелый скелет увеличивает затраты на движение, уменьшает проворство и шансы спастись от хищников. Поэтому размеры и структура скелета определяются компромиссом между разными требованиями: что должно быть решающим — прочность или легкость?

Эта непрочная яичная скорлупа


Как же обстоит дело с «наружным скелетом» организма, который никогда не двигается сам по себе, — «скелетом» яйца птиц? Правильная форма, одинаковая толщина и постоянный состав значительно упрощают анализ скорлупы яйца. Яичная скорлупа состоит в основном из карбоната кальция, и плотность ее очень близка к 2,0 г/см’. (Плотность скорлупы незначительно, но достоверно возрастает с увеличением размеров яйца от 1,95 для яйца массой 1 г до 2,14 для яйца массой 1 кг, но мы можем не принимать эту разницу во внимание.)

Паганелли и ряд других ученых собрали данные о яйцах 368 видов птиц; полученное ими уравнение для массы скорлупы (Мс, г) имеет следующий вид:

Мс = 0,0482Мт

Это уравнение показывает, что у самого маленького яйца, скажем яйца колибри, которое весит около 0,3 г (Мт), скорлупа должна составлять в среднем 4% массы свежего яйца. А яйцо самой крупной из живущих на Земле птиц — страуса — весит 1 кг, и скорлупа у него должна весить 120 г, т. е. составлять 12% массы яйца. По сравнению с яйцом колибри это трехкратное увеличение относительной массы скорлупы.

Площадь поверхности яйца птицы зависит от квадрата радиуса или объема в степени 0,67, поэтому в целом увеличение массы скорлупы происходит благодаря ее утолщению.

Скорлупа, как это было описано выше, обеспечивает несколько защиту, через нее происходит также газообмен (кислород поступает внутрь яйца, а двуокись углерода выделяется наружу).

Газообмен происходит через поры, но толщина скорлупы не ограничивает диффузию газов, поскольку увеличение длины поры компенсируется изменениями в ее диаметре. Поэтому мы можем считать, что толщина скорлупы целиком определяется механическими свойствами яйца и его устойчивостью к внешним воздействиям — силе тяжести и толчкам. Тем самым обеспечивая развитие зародыша и защиту птенца до момента выхода его наружу.