ЖЕСТКИЕ СКЕЛЕТЫ

У позвоночного животного большая часть мягких тканей окружает скелет снаружи. Наилучшее ли это устройство? У членистоногих скелет образует поверхность тела, и все мягкие части, таким образом, хорошо защищены.

Не лучше ли такое устройство?
Сравним оба вида структур. В силу простой механики полая цилиндрическая трубка выдерживает гораздо больший вес, не прогибаясь, чем сплошной цилиндрический стержень, сделанный из такого же количества материала. Поэтому, когда для животного возможный вес скелета лимитирован, выгоднее построить из данного материала трубку. Именно такую стратегию избрали членистоногие, и в этом отношении они имеют преимущество перед позвоночными.
Почему же в таком случае позвоночные не используют подобное устройство? Во-первых, при постоянном весе материала жесткость полого цилиндра по мере увеличения его радиуса очень быстро уменьшается, и в конце концов стенки будут такими тонкими, что вся структура сомнется. Во избежание прогиба гипотетического экзоскелета очень крупного животного пришлось бы увеличить его толщину, а тем самым и вес. У экзоскелета есть

еще один механический недостаток: даже если он достаточно прочен для того, чтобы служить опорой, он очень чувствителен к ударам — возникает опасность прогиба или пробоины. Эта опасность, несущественная для таких мелких животных, как насекомые, быстро возрастает с увеличением размеров тела.
Еще одна трудность при наличии экзоскелета связана с ростом животного. Большинство взрослых насекомых не растет; в течение всей жизни они сохраняют одни и те же размеры и жесткую форму, а на стадии растущей личинки снабжены более мягкой кутиколой, способной растягиваться. Но и такую кутикулу личинке приходится время от времени сбрасывать, чтобы в достаточной степени увеличиваться в размерах.
Водные членистоногие, периодически линяющие, растут в те периоды, когда старый экзоскелет сброшен, а новый еще мягок и растяжим. Если не считать беззащитности и невозможности двигаться во время этого периода, механическая невыгода такой временной утраты жесткости для водного животного не слишком велика, так как вес его тела поддерживается водой. Для наземного животного эта проблема была бы невероятно трудной: тело любого сколько-нибудь крупного животного «расплылось» бы под собственной тяжестью, если бы ему пришлось проходить процесс линьки.
Тем не менее некоторые защитные достоинства экзоскелета все же используются и у позвоночных. Такой жизненно важный орган, как головной мозг, заключен в жесткую костную структуру. Однако черепная коробка не составляет части локомоторного скелета.
Одно из преимуществ экзоскелета заключается в его упругих свойствах. Эластическая деформация скелетных элементов создает запас энергии, используемый для локомоции; примером могут служить полет насекомых (рассмотренный выше) и прыжки блох (см. ниже). 

Еще по теме ЖЕСТКИЕ СКЕЛЕТЫ:

1. Менее жестко запрограммированная эволюция
2. СКЕЛЕТ — ДЕЛО ТОНКОЕ
3. Скелет млекопитающих
4. ОСЕВОЙ СКЕЛЕТ Позвоночный столб
5. Скелет
6. СКЕЛЕТ КОНЕЧНОСТЕЙ
7. 14.2.1.3. Скелет конечностей
8. 14.2.1.2. Скелет головы
9. Антропологи изучают кости и скелеты людей очень далекого прошлого, изучают их близких и отдаленных родственников — ископаемых и современных обезьян,— чтоб восстановить путь, который прошел человек в своем развитии.
10. 14.2. ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ