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骨骼

2009-03-05888 Casino网
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中心提示:人体的骨骼起着支撑身体的作用,是人体运动体系的一部分。成人有206块骨。骨与骨之间一般用关节和韧带连接起来。

  动物骨骼的来源与进化

  古生物学家熟知的、初次发现于澳大利亚的伊迪卡拉动物化石距今5.7亿年前,它们都是没有硬骨骼的软躯体动物。已知最早的具有硬的外骨骼(外壳)的动物化石是寒武系最底部的所谓“小壳化石”(smallshelled fossils),它们是一些小到只要几毫米长的锥形的或异形的小管,其矿藏成分是碳酸盐或磷酸盐,这能够说是动物最早的骨骼化。令人惊讶的是,寒武纪初始蓝菌和其他一些藻类也呈现了钙化现象(图6-20)。动物与植物简直一起骨骼化(钙化)这一现象引起古生物学和堆积学家们的爱好,并引起一场关于骨骼化原因的谈论与争辩。大都古生物学和堆积学家都以为,新元古代海水化学的改变促进了骨骼的进化发作。例如英国堆积学家Riding以为,在元古宙末到寒武纪之初,海水中镁-钙比值[m(Mg)/m(Ca)]下降,碳酸盐岩中白云石削减、方解石增多,这种改变与钙化的蓝菌呈现相关。一起元古宙末海水中磷酸盐丰厚,这和一些磷酸盐的小壳动物化石的呈现有关。但俄国学者剖析了元古宙末(文德期)到早古生代的碳酸盐时发现,镁与钙的比值并没有大的改变。另一方面,美国学者Grotzinger(1989)以为元古宙末海水钙的含量下降,海水的钙离子从早元古代的饱满或过饱满状况逐步下降到新元古代晚期和寒武纪初期的低于饱满点的状况。因而,骨骼化的原因或许不在海水化学环境,而与生物自身有关。

  寒武纪初始的动物外骨骼的呈现与蓝菌的钙化。a.寒武纪前期钙化的丝状蓝菌Girvanella;b~d.长江西陵峡震旦系灯影组顶部(接近寒武系底界)的小壳化石:圆口螺Circothecasp.(b)三槽阿拉巴管Anabaritestrisulcatus(c)和震旦虫管 Sinotubulites sp.(d)

  元古宙末,多细胞底栖植物和浮游植物茂盛,跟着动物的榜首次习惯辐射,海洋生态体系的生物多样性大大增加,食物链层次增多,物种之间竞赛加重。一些学者以为,生态体系中或许呈现了肉食性和植食性的动物,骨骼化首先是对生态体系内部新联络的反响。换句话说,蓝菌和其他藻类植物的钙化或许是对植食性动物的采食的防护,一些小的无脊椎动物的矿化的外壳的发作或许也是对捕食动物的习惯。假如上述解说是对的,那么咱们能够说,骨骼开端是作为防护(防卫)体系而进化发作的。动、植物简直一起骨骼化或许与元古宙末至寒武纪初的海洋生态体系内部种间联络复杂化相关。骨骼的进化或许与它的另一个重要功用有关,即骨骼的支撑功用,骨骼作为支撑体系使生物体的结构更契合力学准则。关于支撑的重要性,咱们能够举出下面几项:

  (1)多细胞生物的软组织、软躯体若没有硬的支撑体系则难以增大体积;

  (2)支撑体系使躯体内的重要器官在空间上得以合理地装备,并坚持相对安稳的空间方位,完成全体的功用谐调;

  (3)支撑体系使动物的运动器官得以开展,并最终使动物能脱离水环境;

  (4)支撑体系在植物中的开展使植物能扩展表面积,并向高处取得空间,最终使植物能向陆地开展。

  骨骼在进化进程中,其防护功用与支撑功用相互结合,例如无脊椎动物外骨骼既是支撑体系,又是防护体系。脊椎动物骨骼的主要功用是支撑,其防护功用让坐落皮肤。

  A.头足类(直角石)的外骨骼:主要功用是防护;

  B.甲壳动物的几丁质外骨骼:具有防护与支撑两层功用;

  C.脊椎动物的内骨骼:主要功用是支撑,防护功用由皮肤承当

  从化学组成上看,能够区分出以无机矿藏为主要成分的骨骼和以有机质为主要成分的骨骼。大都无脊椎动物的骨骼以碳酸钙(方解石、文石)为主要成分,几丁质外骨骼见于节肢动物等较高级的无脊椎动物。几丁质是一种多糖(氨基多糖)类有机物,节肢动物(甲壳类,昆虫等)的外骨骼主要是由几丁质和矿化(磷酸钙化)的胶原纤维(一种蛋白质)组成。陆地植物的支撑根底是木质素,是多聚的芳香族化合物。从进化呈现的次序看,以碳酸钙、磷酸钙和硅质的无机成分为主的骨骼呈现较早,其次是几丁质骨骼,然后是钙化的胶原纤维型骨骼。植物的木质化比较晚些。

  绝大大都无脊椎动物的骨骼坐落体外,即外骨骼。动物的外骨骼体系既有它的优越性,也有其约束性,外骨骼体系的优越性在于支撑、运动、防护三项功用紧密结合。外骨骼体系的约束性也很杰出,例如:

  (1)防护功用与运动功用之间的对立。这在软体动物中体现最为杰出。厚重的贝壳影响运动才干,而薄的外壳却又削弱了防护功用。这正像人类的战役兵器坦克相同,在装甲厚度与速度之间呈现了对立。因而在软体动物中能够看到两种极点现象:具有厚重外壳的砗磲(Tridacna)现已损失运动才干,丢掉了外骨骼的乌贼却取得了高速率。

  (2)成长的约束。动物的软躯体的成长遭到坚固的外骨骼的约束。所以咱们看到昆虫是怎样艰难地“蜕皮”的,但腹足类的螺旋形壳和某些环节动物的管状壳并不影响其内的软躯体的成长。

  (3)呼吸的约束。节肢动物的外壳骨骼是体表呼吸的妨碍,坚固的外骨骼也不或许进化出像陆地脊椎动物那样的“负压呼吸”体系。昆虫的气管式呼吸体系的功率较低,约束了躯体体积的增加。

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