Esqueleto hidrostático

Un esqueleto hidrostático o hidroesqueleto es un tipo de esqueleto sostenido por presión de fluido hidrostático, común entre los animales invertebrados de cuerpo blando, conocidos coloquialmente como "gusanos" 34;. Si bien los organismos más avanzados pueden considerarse hidrostáticos, a veces se les denomina hidrostáticos por poseer un órgano hidrostático en lugar de un esqueleto hidrostático, donde los dos pueden tener las mismas características. capacidades pero no son lo mismo. Como el prefijo hidro- significa "agua", ser hidrostático significa estar lleno de líquido.

Como estructura esquelética, un hidroesqueleto posee la capacidad de afectar la forma y el movimiento, e involucra dos unidades mecánicas: las capas musculares y la pared del cuerpo. Las capas musculares son longitudinales y circulares, y en su interior forman parte del celoma lleno de líquido. Las contracciones de los músculos circulares alargan el cuerpo del organismo, mientras que las contracciones de los músculos longitudinales acortan el cuerpo del organismo. El líquido dentro del organismo está uniformemente concentrado, por lo que las fuerzas del músculo se distribuyen por todo el organismo y los cambios de forma pueden persistir. Estos factores estructurales también persisten en un órgano hidrostático.

Una estructura esquelética hidrostática no helicoidal es la base funcional del pene de los mamíferos, que llena el cuerpo cavernoso con sangre para mantener la rigidez física durante el coito. La estructura de esqueleto hidrostático reforzada helicoidalmente es típica de estructuras flexibles como en los animales de cuerpo blando.

Estructura

Los esqueletos hidrostáticos suelen estar dispuestos en un cilindro. Los esqueletos hidrostáticos pueden ser controlados por varios tipos de músculos diferentes. La longitud se puede ajustar mediante fibras musculares longitudinales paralelas al eje longitudinal. Las fibras musculares pueden encontrarse en láminas continuas o haces aislados, y el diámetro puede ser manipulado por tres tipos de músculos diferentes: circular, radial y transversal. La musculatura circular envuelve la circunferencia del cilindro, la musculatura radial se extiende desde el centro del cilindro hacia la superficie y la musculatura transversal se dispone en láminas paralelas y perpendiculares que cruzan el diámetro del cilindro.

Dentro del cilindro hay líquido, generalmente agua. El fluido es resistente a los cambios de volumen. La contracción de los músculos circulares, radiales o transversales aumenta la presión dentro del cilindro y da como resultado un aumento de longitud. La contracción de los músculos longitudinales puede acortar el cilindro.

El cambio de forma está limitado por las fibras del tejido conectivo. Las fibras conectivas, a menudo colágenas, están dispuestas en forma helicoidal dentro de la pared del esqueleto hidrostático. La forma helicoidal formada por estas fibras permite el alargamiento y acortamiento del esqueleto, sin dejar de permanecer rígido para evitar la torsión. A medida que cambia la forma del cilindro, cambiará el paso de la hélice. El ángulo relativo al eje largo disminuirá durante el alargamiento y aumentará durante el acortamiento.

Ventajas y desventajas

Los organismos que contienen un esqueleto hidrostático tienen ventajas y desventajas. Su forma fluida les permite moverse fácilmente mientras nadan y excavan. Pueden pasar por pasadizos de formas extrañas y esconderse más eficazmente de los depredadores. Son capaces de crear una fuerza al atravesar rocas y crear un gesto de "abrir con palanca". Tienen un componente liviano y flexible que permite este movimiento con muy poca masa muscular.

Estos organismos también pueden curarse más rápido que los organismos que contienen esqueletos duros. La curación en estos organismos varía de una criatura a otra. Sin embargo, si es necesario rellenar la cavidad, el “líquido” se puede rellenar fácilmente si es agua o sangre. Si el líquido es algún otro tipo de líquido, puede tardar más, pero aun así es más rápido que curar un hueso. La lombriz de tierra común también puede regenerar partes dañadas de su cuerpo.

Estos organismos tienen algunas vías relativamente simples de circulación y respiración. Además, estos organismos tienen un cojín para permitir la protección de los órganos internos contra golpes. Sin embargo, no protege de manera muy eficaz los órganos internos de daños externos.

Debido a que los esqueletos hidrostáticos tienen una capacidad limitada para unir las extremidades, los organismos son relativamente simples y no tienen muchas habilidades para agarrar o aferrarse a cosas. Los organismos con esqueletos hidrostáticos completos necesitan estar en un entorno que les permita recargarse con el líquido necesario para sobrevivir. Por eso los esqueletos hidrostáticos son comunes en la vida marina. Tienen un gran acceso a los elementos necesarios para sobrevivir. Los organismos terrestres que tienen esqueletos hidrostáticos generalmente carecen de fuerza porque no se encuentran en un ambiente fluido. Si uno expandiera demasiado su cuerpo, colapsaría bajo su propio peso.

Organismos

Los esqueletos hidrostáticos son muy comunes en los invertebrados. Un ejemplo común es la lombriz de tierra. Además, la naturaleza hidrostática es común en la vida marina, como las medusas y las anémonas de mar. Las lombrices de tierra tienen anillos de músculos que están llenos de líquido, lo que hace que todo su cuerpo sea hidrostático. Una anémona de mar tiene una cabeza hidrostática, con brazos que se irradian alrededor de la boca. Esta estructura es útil en la alimentación y la locomoción.

Un ejemplo de un Deuterostomo simple que contiene un esqueleto hidrostático sería Enteropneusta, con el nombre común de gusano bellota. Este organismo está clasificado como Hemicordado y son gusanos marinos que utilizan su esqueleto hidrostático para hacer túneles y anclarse en el suelo. Esto puede usarse para la locomoción, pero también puede ayudar en la defensa del organismo contra fuerzas externas, ya que el gusano puede intentar "esconderse" en el cuerpo. mismo dentro del fondo del océano.

Vertebrados

El pene de los mamíferos es un órgano hidrostático. El líquido hidrostático, en este caso sangre, llena el pene durante la erección. A diferencia de los esqueletos hidrostáticos de muchos invertebrados, que utilizan la flexión del animal para la locomoción, el pene debe resistir la flexión y los cambios de forma durante las relaciones sexuales. En lugar de fibras conectivas dispuestas en forma de hélice, el pene contiene una capa llamada cuerpo cavernoso. El cuerpo cavernoso contiene fibras conectivas dispuestas tanto paralelas como perpendiculares al eje longitudinal. Estas fibras permanecen plegadas cuando el pene está flácido, pero se despliegan a medida que el pene se llena de sangre durante una erección, lo que le permite resistir la flexión. Los penes de las tortugas tienen una estructura similar, aunque evolucionaron por separado.

Otros vertebrados a veces utilizan un esqueleto hidrostático modificado llamado hidrostato muscular. Los hidrostatos musculares no contienen una cavidad llena de líquido. Estas estructuras están construidas con fibras musculares y conectivas, densamente agrupadas en una estructura tridimensional. En muchos casos, el hidrostato muscular se puede manipular en las tres dimensiones. Esto permite un movimiento más preciso en comparación con un esqueleto hidrostático típico. Mientras que en los esqueletos hidrostáticos típicos, el movimiento se genera aplicando fuerza a una cavidad llena de líquido, los hidrostáticos musculares generan movimiento mediante contracciones musculares. Cuando un músculo se contrae y disminuye su área, otros músculos dentro de la estructura deben expandirse en respuesta. Puede haber músculos helicoidales, que pueden crear torsión, una capacidad que está restringida en los esqueletos hidrostáticos. Los hidrostatos musculares se encuentran en lenguas de mamíferos, reptiles y anfibios. Las lenguas de los mamíferos tienen la estructura de un núcleo central de fibras musculares rodeado por haces de músculos longitudinales y láminas paralelas alternas de fibras musculares transversales. Las trompas de elefante y las trompas de tapir también utilizan un hidrostato muscular. Estas estructuras están compuestas por fibras longitudinales rodeadas de fibras radiales y helicoidales.