Exoskelett

Das weggeworfene Exoskelett (Exuviae) von Libelle Nymphe
Exoskelett von Zikade an a angeschlossen Tridax Procumbens (umgangssprachlich bekannt als die Tridax Daisy)

Ein Exoskelett (aus griechisch έξω, Éxō "äußere" und σκελετiesen, Skelettós "Skelett"[1]) ist das äußere Skelett Das unterstützt und schützt den Körper eines Tieres im Gegensatz zum inneren Skelett (Endoskelett) von zum Beispiel a Mensch. Bei Verwendung sind einige der größeren Arten von Exoskeletten als "bekannt"Muscheln". Beispiele für Exoskelette innerhalb von Tieren sind die Arthropod -Exoskelett geteilt von Chelizerate, Myriapods, Krebstiere, und Insektensowie die Hülle bestimmter Schwämme und die Mollusc Shell geteilt von Schnecken, Venusmuscheln, Stoßschalen, Chitonen und Nautilus. Einige Tiere wie die Schildkrötehaben sowohl ein Endoskelett als auch ein Exoskelett.

Rolle

Exoskelette enthalten starre und resistente Komponenten, die bei vielen Tieren eine Reihe funktioneller Rollen erfüllen Trocknung in terrestrischen Organismen. Exoskelette spielt eine Rolle bei der Verteidigung durch Schädlinge und Raubtiere, Unterstützung und bei der Bereitstellung eines Bindungsrahmens für Muskulatur.[2]

Arthropod -Exoskelette enthalten Chitin; das Hinzufügen von Kalziumkarbonat macht sie zum Preis eines erhöhten Gewichts schwieriger und stärker.[3] Einwüchse des Arthropod -Exoskelett bekannt als Apodeme Servieren Sie als Bindungsstellen für Muskeln. Diese Strukturen bestehen aus Chitin und sind ungefähr sechsmal stärker und doppelt so hoch wie die Steifheit der Wirbeltier Sehnen. Ähnlich wie Sehnen können sich Apodeme dehnen, um zu speichern elastische Energie zum Springen, insbesondere in Heuschrecken.[4] Calciumcarbonate bilden die Schalen von Molluscs, Brachiopods, und etwas Röhrchenaufbau Polychaete Würmer. Kieselsäure bildet das Exoskelett im mikroskopischen Kieselalgen und Radiolarie. Eine Art von Mollusc, die Schuppenfuß Gastropode, benutzt sogar die Eisensulfide Griebit und Pyrit.

Einige Organismen wie einige Foraminifera, agglutinieren Exoskelette, indem sie Sandkörner und Muscheln an ihr Äußeres kleben. Entgegen einem gemeinsamen Missverständnis, Echinoderms Besitzen Sie kein Exoskelett wie ihr Prüfung ist immer in einer lebendigen Gewebeschicht enthalten.

Exoskelette haben sich viele Male unabhängig entwickelt; 18 Linien entwickelten sich verkalkt Exoskelette allein.[5] Darüber hinaus haben andere Abstammungslinien harte äußere Beschichtungen erzeugt, die zu einem Exoskelett wie einigen Säugetieren analog sind. Diese Beschichtung wird aus dem Knochen in der konstruiert Gürteltierund Haare in der Pangolin. Die Rüstung von Reptilien wie Schildkröten und Dinosaurier mögen Ankylosaurier ist aus Knochen konstruiert; Krokodile knochend haben Scutes und geil Waage.

Wachstum

Da Exoskelette starr sind, stellen sie einige Grenzen des Wachstums dar. Organismen mit offenen Schalen können wachsen, indem sie der Blende ihrer Schale neues Material hinzufügen, wie es bei Schnecken der Fall ist. Muscheln und andere Molluscans. Ein echtes Exoskelett wie das, das in Arthropoden gefunden wurde, muss vergossen werden (muliert) wenn es herausgewachsen ist.[6] Unter dem alten wird ein neues Exoskelett produziert. Da der alte Schuppen ist, ist das neue Skelett weich und biegsam. Das Tier bleibt in der Regel für diese Zeit in einer Höhle oder in einer Höhle, da es in dieser Zeit ziemlich anfällig ist. Sobald der Organismus zumindest teilweise festgelegt ist, wird er sich selbst melden, um das Exoskelett zu erweitern.[zweideutig] Das neue Exoskelett ist jedoch immer noch in der Lage, bis zu einem gewissen Grad zu wachsen. Tiere der Ordnung Arthropoda wie Eidechsen, Amphibien und viele andere Tiere, die ihre Haut abgeben, sind unbestimmte Züchter.[1] Tiere, die unbestimmte Erzeuger sind, wachsen während ihres gesamten Lebens kontinuierlich, da in diesem Fall ihr Exoskelett immer ersetzt wird. Das Versäumnis, das Exoskelett nach dem Außenwachsen zu verschmelzen, kann dazu führen, dass das Tier in seiner eigenen Hülle erstickt wird, und verhindern, dass die Subadulte die Reife erreichen, wodurch sie daran hindern, sich zu reproduzieren. Dies ist der Mechanismus hinter einigen Insektenpestiziden, wie z. Azadirachtin.[7]

Paläontologische Bedeutung

Borings in Exoskeletten können Hinweise auf ein Tierverhalten liefern. In diesem Fall langweilig Schwämme griff das an harte Muschel Hülle nach dem Tod der Muschel, die das Spurenfossil produziert Entobia.

Exoskelette als harte Teile von Organismen sind sehr nützlich für die Erhaltung von Organismen, deren weiche Teile normalerweise verrotten, bevor sie versteinert werden können. Mineralisierte Exoskelette können beispielsweise als Schalenfragmente erhalten bleiben. Der Besitz eines Exoskeletts ermöglicht ein paar andere Wege zu Versteinerung. Zum Beispiel kann die schwierige Schicht der Verdichtung widerstehen, sodass eine Form des Organismus unter dem Skelett gebildet werden kann, was später zerfallen kann.[8] Alternative, außergewöhnliche Erhaltung kann dazu führen, dass Chitin mineralisiert wird, wie in der Burgess Shale,[9] oder in das resistente Polymer transformiert Keratin, was gegen Verfall widerstehen und wiederhergestellt werden kann.

Unsere Abhängigkeit von versteinerten Skeletten begrenzt jedoch auch unser Verständnis der Evolution. Nur die Teile von Organismen, die bereits waren mineralisiert werden normalerweise erhalten, wie die Schalen von Molluscs. Es hilft, dass Exoskelette häufig "Muskelnarben" enthalten, Markierungen, bei denen Muskeln am Exoskelett gebunden wurden, was die Rekonstruktion vieler innerer Teile eines Organismus allein aus seinem Exoskelett ermöglichen kann.[8] Die bedeutendste Einschränkung ist, dass es zwar 30 gibt, obwohl es mehr als 30 gibt Phyla Von lebenden Tieren wurden zwei Drittel dieser Phyla noch nie als Fossilien gefunden, da die meisten Tierarten weichmodisch sind und zerfallen, bevor sie versteinert werden können.[10]

Mineralisierte Skelette erscheinen zum ersten Mal kurz vor der Basis der Fossilienaufzeichnung Kambrische Periode, Vor 550 Millionen Jahren. Die Entwicklung eines mineralisierten Exoskeletts wird von einigen als mögliche treibende Kraft der gesehen kambrische Explosion des Tierlebens, was zu einer Diversifizierung räuberischer und defensiver Taktiken führt. Jedoch einige präkambrische (Ediacaran) Organismen produzierte harte äußere Muscheln[8] während andere, wie z. Cloudina, hatte ein verkalktes Exoskelett.[11] Etwas Cloudina Muscheln zeigen sogar Hinweise auf Prädation in Form von Borings.[11]

Evolution

Insgesamt enthält der Fossilienbestand nur mineralisierte Exoskelette, da diese bei weitem am haltbarsten sind. Da die meisten Abstammungslinien mit Exoskeletten mit einem nicht mineralisierten Exoskelett begonnen haben, das sie später mineralisierten, macht es schwierig, die sehr frühe Entwicklung der Exoskelett der einzelnen Linien der einzelnen Linien zu kommentieren. Es ist jedoch bekannt, dass in sehr kurzer Zeit, kurz vor der kambrischen Zeit, Exoskelette aus verschiedenen Materialien - Kieselsäure, Calciumphosphat, Calcit, Aragonitund sogar zusammengeklebte Mineralflocken-sprangen in einer Reihe verschiedener Umgebungen auf.[12] Die meisten Linien übernahmen die Form von Calciumcarbonat, die zum ersten Mal im Ozean stabil war, und änderten sich nicht von diesem Mineralmorph - selbst wenn es zu weniger günstig wurde.[5]

Einige präkambrische (Ediacaran) Organismen produzierten harte, aber nicht mineralisierte Außenhülsen,[8] während andere, wie z. Cloudina, hatte ein verkalktes Exoskelett,[11] Aber mineralisierte Skelette wurden erst zu Beginn der kambrischen Periode mit dem Aufstieg des "Kleine Shelly Fauna"[13] Die meisten anderen schalenbildenden Organismen treten während der Kambrianzeit mit dem auf Bryozoen Als einzig verkalkter Phylum, der später erscheint, in der Ordovizer. Das plötzliche Erscheinungsbild von Muscheln wurde mit einer Änderung in verbunden Ozeanchemie Dadurch wurden die Calciumverbindungen, von denen die Schalen stabil ausreichend konstruiert sind, um in eine Hülle ausgefällt zu werden. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies eine ausreichende Ursache ist, da die Hauptbaukosten für Muscheln bei der Erstellung des Proteine und Polysaccharide für die Schalen erforderlich zusammengesetzte Struktur, nicht in der Ausfällung der Mineralkomponenten.[2] Die Skelettierung trat auch fast genau zur gleichen Zeit auf, als die Tiere begannen graben Um Raubtiere zu vermeiden, und eines der frühesten Exoskeletten bestand aus klebrierten Mineralflakes, was darauf hindeutet, dass die Skelettierung ebenfalls eine Reaktion auf einen erhöhten Druck von Raubtieren war.[12]

Die Ozeanchemie kann auch kontrollieren, aus denen Mineralschalen gebaut sind. Calciumcarbonat hat zwei Formen, den stabilen Calcit und die metastabil Aragonit, das innerhalb eines angemessenen Bereichs chemischer Umgebungen stabil ist, aber außerhalb dieses Bereichs schnell instabil wird. Wenn die Ozeane im Vergleich zu Kalzium einen relativ hohen Anteil an Magnesium enthalten, ist Aragonit stabiler, aber wenn die Magnesiumkonzentration sinkt, wird es weniger stabil, weshalb es schwieriger ist, sich in ein Exoskelett zu integrieren, da es sich tendenziell auflöst.

Mit Ausnahme der Molluscs, deren Muscheln häufig beide Formen umfassen, verwenden die meisten Abstammungslinien nur eine Form des Minerals. Die verwendete Form scheint die Meerwasserchemie zu reflektieren - so dass die Form leichter ausfällt - zu dem Zeitpunkt, als die Abstammung zum ersten Mal ein verkalktes Skelett entwickelte und sich danach nicht ändert.[5] Die relative Häufigkeit von Calcit- und Aragagonitenverbrauchslinien spiegelt jedoch nicht die nachfolgende Meerwasserchemie wider- das Magnesium/Calcium-Verhältnis der Ozeane scheint einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Erfolg von Organismen zu haben, was stattdessen hauptsächlich dadurch gesteuert wird, wie gut sie sich erholen Massensterben.[14] Eine kürzlich entdeckte[15] modern Gastropode Chrysomallon Squamiferum Das lebt in der Nähe von Tiefsee Hydrothermale Lüftungsschlitze zeigt den Einfluss sowohl der alten als auch der modernen lokalen chemischen Umgebungen: Seine Schale besteht aus Aragonit, das in einigen der frühesten fossilen Mollusken vorkommt; Es hat aber auch Panzerplatten an den Seiten seines Fußes und diese sind mit den Eisensulfiden mineralisiert Pyrit und Griebit, was noch nie zuvor in irgendeiner gefunden worden war Metazoan Aber deren Zutaten werden von den Lüftungsschlitzen in großen Mengen emittiert.[2]

Exoskelett einer Zikade

Siehe auch

Verweise

  1. ^ "Exoskelett". Online -Etymologie -Wörterbuch. Archiviert vom Original am 2013-04-20.
  2. ^ a b c S. Bengtson (2004). "Frühe Skelettfossilien" (PDF). In J. H. Lipps; B. M. Waggoner (Hrsg.). Neoproterozoisch -kambrische biologische Revolutionen. Paläontologische Gesellschaft Papiere. Vol. 10. S. 67–78. Archiviert von das Original (PDF) am 2008-10-03.
  3. ^ Nedin, C. (1999). "Anomalocaris Prädation auf nicht -mineralisierten und mineralisierten Trilobiten ". Geologie. 27 (11): 987–990. Bibcode:1999Geo .... 27..987n. doi:10.1130/0091-7613 (1999) 027 <0987: aponam> 2.3.co; 2;.
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  14. ^ Wolfgang Kiessling; Martin Aberhan; Loïc Villier (2008). "Phanerozoische Trends in der Skelettmineralogie, die von Massenauslöschungen angetrieben wird". Nature Geowissenschaft. 1 (8): 527–530. Bibcode:2008natge ... 1..527k. doi:10.1038/ngeo251.
  15. ^ Anders Warén; Stefan Bengtson; Shana K. Goffredi; Cindy L. Van Dover (2003). "Ein heißen Ventil-Gastropod mit Eisensulfid dermalen Skleriten". Wissenschaft. 302 (5647): 1007. doi:10.1126/Science.1087696. PMID 14605361. S2CID 38386600.

Externe Links