Скелети різних тварин відрізняються один від одного. Їх будова багато в чому залежить від місця проживання і способу життя конкретного організму. Що спільного в скелеті тварин? Які відмінності існують? Чим відрізняється скелет людини від будови інших ссавців?

Скелет – опора організму

Тверда і пружна структура із кісток, хрящів і зв'язок в тілі людини і тварин називається скелетом. Разом з м'язами і сухожиллями він утворює опорно-рухову систему, завдяки якій живі істоти можуть переміщатися в просторі.


Переважно він включає в себе кістки та хрящі. У найбільш рухомої частини вони сполучені суглобами і сухожиллями, формуючи єдине ціле. Твердий «каркас» організму не завжди складається з кісткової і хрящової тканини, іноді його утворює хітин, кератин або навіть вапняк. Дивовижною складової тіла є кістки. Вони дуже міцні і жорсткі, здатні витримувати величезні навантаження, але при цьому залишаються легкими. У молодому організмі кістки пружні, і з часом стають більш крихкими і ламкими. Скелет тварин є своєрідною «комори» мінеральних речовин. Якщо організм відчуває їх нестачу, то баланс потрібних елементів поповнюється з кісток. Кістки складаються з води, жиру, органічних речовин (полісахаридів, колагену), а також солей кальцію, натрію, фосфору, магнію. Точний хімічний склад залежить від харчування конкретного організму.

Значення скелета

Тіло людей і тварин - це оболонка, всередині якої знаходяться внутрішні органи. Форму цієї оболонці надає скелет. М'язи та сухожилля кріпляться прямо до нього, скорочуючись, вони згинають суглоби, здійснюючи рух. Так, ми можемо підняти ногу, повернути голову, сісти або тримати що-небудь рукою.


Крім того, скелет тварин і людини служить захистом для м'яких тканин і органів. Наприклад, ребра приховують під собою легені і серце, закриваючи їх від ударів (звичайно, якщо удари не надто потужні). Череп запобігає від пошкоджень досить крихкий мозок. Деякі кістки містять в собі один з найважливіших органів - кістковий мозок. У людини він бере участь в процесах кровотворення, формуючи еритроцити. Він також утворює лейкоцити – білі кров'яні тільця, які відповідають за імунітет організму.

Як і коли виник скелет?

Скелет тварин і весь опорно-руховий апарат виникли завдяки еволюції. Відповідно до загальноприйнятої версії, перші організми, що з'явилися на Землі, не мали таких складних пристосувань. Довгий час на нашій планеті існували амебні м'якотілі істоти. Тоді в атмосфері і гідросфері планети було в десятки разів менше кисню. В якийсь період частка газу стала зростати, запустивши, як припускають вчені, ланцюгову реакцію змін. Так, в мінеральному складі океану збільшилася кількість кальцитов і арагонитов. Вони, в свою чергу, накопичувалися в живих організмах, утворюючи тверді або пружні структури. Найбільш ранні організми, які володіли скелетом, були знайдені у вапнякових товщах порід в Намібії, Сибіру, Іспанії та інших регіонах. Вони населяли світовий океан приблизно 560 мільйонів років тому. За своєю будовою організми нагадували губок з цилиндрообразним тілом. Радіально від них відходили довгі промені (до 40 см) з карбонату кальцію, які і виконували роль скелета.

Різновиди скелетів

У тваринному світі виділяють три типу кістяка: зовнішній, внутрішній і рідинний. Зовнішній або екзоскелет не захований під покровом шкіри або інших тканин, а повністю або частково покриває тіло тварини зовні. У яких тварин зовнішній скелет? Їм володіють павукоподібні, комахи, ракоподібні, а також деякі хребетні. Немов панцир, він виконує в основному захисну функцію, а іноді може служити притулком для живого організму (панцир черепах або равликів). Такий скелет має значний недолік. Він не росте разом з господарем, чому тварина змушена періодично скидати його і відрощувати новий покрив. На якийсь період організм позбавляється звичної захисту і стає вразливим. Эндоскелет – це внутрішній скелет тварин. Він обтягнутий м'ясом і шкірою. Він має більш складну конструкцію, що виконує безліч функцій і зростає одночасно з усім організмом. Эндоскелет поділяється на осьову частину (хребет, череп, грудна клітка) та додаткову або периферійну (кінцівки та кістки поясів). Рідинний, або гідростатичний скелет поширений менше всього. Їм володіють медузи, черв'яки, актинії і т. д. Він являє собою м'язові стінки, заповнені рідиною. Тиск рідини підтримує форму організму. При скороченні м'язів тиск змінюється, що приводить організм в рух.

У яких тварин немає скелета?

У звичному розумінні скелет – це саме внутрішній каркас тіла, сукупність кісток і хрящів, які формують череп, кінцівки, хребет. Проте існує цілий ряд організмів, які не володіють цими частинами, у деяких з них навіть немає певної форми. Але чи означає це, що вони не мають кістяка взагалі? Жан Батист Ламарк коли об'єднав їх у велику групу безхребетних, але крім відсутності хребта, цих тварин більше нічого не об'єднує. В даний час відомо, що навіть одноклітинні організми мають скелет.
Наприклад, у радіолярії він складається з хітину, кремнію або сірчанокислого стронцію і знаходиться всередині клітини. У коралів скелет може бути гідростатичний, внутрішній білковий або зовнішній вапняковий. У хробаків, медуз і деяких молюсків він гідростатичний. У деяких молюсків зовнішній скелет і має форму раковини. У різних видів її будова відрізняється. Як правило, вона включає три шари, що складаються з білка конхиоліном і карбонату кальцію. Раковини бувають двостулкові (мідії, устриці) і спіральні з завитками, а іноді карбонатними голками та шпильками.

Членистоногі

Тип членистоногих теж відноситься до безхребетним. Це найбільш численна група тварин, яка об'єднує ракоподібних, павукоподібних, комах, багатоніжок. Їх тіло симетрично, має парні кінцівки і розділене на сегменти. За будовою скелета тварин – зовнішній. Він покриває все тіло у вигляді кутикули, що містить хітин. Кутикула є твердим панциром, що захищає кожен сегмент тварини. Її щільні ділянки склерити, з'єднані між собою більш рухливими і гнучкими мембранами. У комах кутикула міцна і товста, складається з трьох шарів. На поверхні вона утворює волоски (хети), шипи, щетинки і різні вирости. У павукоподібних кутикула щодо тонка і містить під собою шкірний шар і базальні мембрани. Крім захисту, він охороняє тварин від втрати вологи. У сухопутних крабів і мокриць немає зовнішнього щільно шару, який зберігає вологу в тілі. Від пересихання їх рятує тільки спосіб життя – тварини постійно прагнуть до місць з підвищеною вологістю.

Скелет хордових тварин

Хорда – внутрішній осьовий скелетне освіта, поздовжній тяж кісткового каркасу тіла. Присутній у хордових тварин, яких налічується понад 40000 видів. В їх число входять і безхребетні, у яких присутній деякий хорда період в одній із стадій розвитку. У нижчих представників групи (ланцетников, круглоротих і окремих видів риб) хорда зберігається протягом усього життя. У ланцетников вона знаходиться між кишечником і нервовою трубкою. Вона складається з поперечних м'язових пластинок, які оточені оболонкою і з'єднуються між собою виростами. Скорочуючись і розслабляючись, вона працює подібно гідростатичного скелета. У круглоротих хорда більш тверда і має зачатками хребців. У них немає парних кінцівок, щелеп. Скелет утворений тільки сполучної та хрящової тканиною. З них і сформований череп, промені плавців і ажурна решітка зябер тварини. Мова круглоротих теж має скелет, на вершині органу розташований зуб, яким тварина пробуравливает видобуток.

Хребетні

У вищих представників хордових осьової тяж перетворюється на хребет – несучий елемент внутрішнього скелета. Він являє собою гнучкий стовп, що складається з кісток (хребців), які з'єднані дисками і хрящами. Як правило, його поділяють на відділи. Будова кістяків хребетних тварин значно ускладнено, порівняно з іншими хордовими і, тим більше, з безхребетними. Для всіх представників групи характерна наявність внутрішнього каркаса. З розвитком нервової системи та головного мозку у них сформувалася кісткова черепна коробка. А поява хребта забезпечило кращий захист спинного мозку і нервів. Від хребта відходять парні і непарні кінцівки. Непарні являють собою хвости і плавники, парні поділяються на пояси (верхній і нижній) і скелет вільних кінцівок (плавці або п'ятипалі кінцівки).

Риби

У цих хребетних тварин скелет складається з двох відділів: туловищного і хвостового. Акули, скати і химери не мають кісткової тканини. Їхній скелет складається з гнучких хрящів, які з часом накопичують вапно і стають твердіше. У решти риб кістковий скелет. Хрящові прошарки знаходяться між хребцями. У передній частині від них відходять бічні відростки, що переходять в ребра. Череп риб, на відміну від наземних тварин, має більше сорока рухливих елементів. Глотку півкільцем оточує від 3 до 7 зябрових дуг, між якими розташовані зяброві щілини. З зовнішньої сторони вони утворюють зябра. Вони є у всіх риб, тільки в одних утворюються хрящової тканиною, а в інших – кісткової. Від хребта відходять променеві кістки плавників, сполучених перетинкою. Парні плавці – грудні й черевні, непарні – анальні, спинні, хвостові. Їх число і вид варіюються.

Земноводні і плазуни

У земноводних з'являється шийний і крижовий відділи, які становлять від 7 до 200 хребців. Частина земноводних володіє хвостовим відділом, у деяких хвоста немає, зате є парні кінцівки. Вони пересуваються стрибками, тому задні кінцівки подовжені. У безхвостих видів відсутні ребра. Рухливість голови забезпечує шийний хребець, який прикріплюється до потилиці. У грудному відділі з'являються лопатки, ключиця, плечі, передпліччя і кисті. У тазовому відділі є клубові, лобкові і сідничні кістки. А в задніх кінцівок є гомілка, стегно, стопа. Скелет плазунів теж має ці частини, ускладнюючись п'ятим відділом хребта – поперековим. У них від 50 до 435 хребців. Череп більш окостеневший. Хвостовий відділ обов'язково присутній, його хребці зменшуються до кінця. У черепах є екзоскелет у вигляді міцного панцира з кератину і внутрішнього кісткового шару. Щелепи черепах позбавлені зубів. У змій немає грудини, плечового і тазового поясу, а приєднані ребра по всій довжині хребта, крім хвостового відділу. Їх щелепи з'єднані дуже рухливі, щоб заковтувати велику здобич.

Птахи

Особливості скелета птахів багато в чому пов'язані з їх умінням літати, у деяких видів є пристосування до бігу, пірнання, лазіння по гілках і вертикальних поверхнях. У птахів п'ять відділів хребта. Частині шийного відділу з'єднані рухомо, в інших відділах хребці часто зрощені. Їх кістки легені, а деякі частково заповнені повітрям. Шия птахів подовжена (10-15 хребців). Їх череп цілісний, без швів, в передній частині має дзьоб. Форма і довжина дзьоба сильно відрізняються і пов'язані зі способом живлення тварин. Головним пристосуванням для польоту є кіль. Це кістковий виріст у нижній частині грудини, до якого прикріплюються грудні м'язи. Кіль розвинений у літаючих птахів і пінгвінів. В будові скелета хребетних тварин, зв'язаних з польотом або риттям (кроти і летючі миші), він теж присутній. Його немає у страусів, совиного папугу. Передні кінцівки птахів – крила. Вони складаються з товстої і сильної плечової кістки, зігнутої ліктьовий і тонкої променевої. В кисті деякі кістки зрослися між собою. У всіх, крім страусів, тазові лобкові кістки не зростаються один з одним. Так птахи можуть відкладати великі яйця.

Ссавці

Зараз існує близько 5500 видів ссавців, в число яких входить і людина. У всіх представників класу внутрішній скелет поділяється на п'ять відділів і включає череп, хребетний стовп, грудну клітку, пояса верхніх і нижніх кінцівок. У броненосців є екзоскелет у вигляді панцира з декількох щитків. Черепна коробка ссавців більш велика, є вилична кістка, вторинне кісткове небо і парна барабанна кістка, чого немає у інших тварин. Верхній пояс, переважно включає лопатки, ключиці, плече, передпліччя і кисть (із зап'ястка, п'ястка, з фалангами пальців). Нижній пояс складається зі стегна, гомілки, стопи з предплюсной, плюсной і пальцями. Найбільші відмінності всередині класу помітні саме в поясах кінцівок. У собак і непарнокопитних немає лопаток і ключиць. У тюленів плечової і стегновий відділ заховані всередині тіла, а п'ятипалі кінцівки з'єднані перетинкою і схожі на ласти. Кажани літають як птахи. Їх пальці рук (крім одного) сильно подовжені і з'єднані перетинкою з шкіри, утворюючи крило.

Чим відрізняється людина?

Скелет людини має ті ж відділи, що й інших ссавців. За будовою він більше всього схожий з шимпанзе. Але, на відміну від них, ноги людини набагато довше рук. Все тіло орієнтований вертикально, голова не випирає вперед, як у тварин. Частка черепа в будові набагато більше, ніж у мавп. Щелепний апарат, навпаки, менше і коротше, ікла зменшені, зуби покриті захисною емаллю. У людини є підборіддя, череп округлений, не має суцільних надбрівних дуг. У нас немає хвоста. Його недорозвинений варіант представлений куприком з 4-5 хребців. На відміну від ссавців, грудна клітка не сплюснута з двох сторін, а розширена. Великий палець протиставлений іншим, кисть рухомо з'єднується з зап'ястям.