Äußeres Skelett eines Organismus
Ein Exoskelett (aus dem Griechischen έξω, éxō "Äußeres" und "σκελετός", "skeletós" ) ist das äußere Skelett, das den Körper eines Tieres unterstützt und schützt, im Gegensatz zum inneren Skelett (Endoskelett) eines Menschen. Einige der größeren Arten von Exoskeletten sind im Gebrauch als " Shells " bekannt. Beispiele für Tiere mit Exoskeletten umfassen Insekten wie Heuschrecken und Kakerlaken und Krebstiere wie Krabben und Hummer. Die Muscheln bestimmter Schwämme und die verschiedenen Gruppen von geschälten Mollusken, einschließlich der von Schnecken, Muscheln, Schneckenmuscheln, Chitons und Nautilus, sind ebenfalls Exoskelette. Einige Tiere wie die Schildkröte haben sowohl ein Endoskelett als auch ein Exoskelett.
Exoskelette enthalten starre und widerstandsfähige Komponenten, die bei vielen Tieren eine Reihe von Funktionen erfüllen, darunter Schutz, Ausscheidung, Wahrnehmung, Unterstützung, Fütterung und Barriere gegen Austrocknung in terrestrischen Organismen. Exoskelette haben eine Rolle bei der Abwehr von Schädlingen und Raubtieren, der Unterstützung und der Bereitstellung eines Bindungsrahmens für die Muskulatur. [2]
Exoskelette enthalten Chitin; der Zusatz von Kalziumkarbonat macht sie härter und stärker. [ erforderliche Zitierung ] Einwachsen des Arthropoden-Exoskeletts, die als -apodemes bekannt sind, dienen als Befestigungsstellen für Muskeln. Diese Strukturen bestehen aus Chitin und sind etwa sechsmal so stark und doppelt so steif wie Wirbeltiersehnen. Ähnlich wie Sehnen können Apodeme sich dehnen, um elastische Energie für das Springen zu speichern, insbesondere in Heuschrecken. [3]
Diversity [ edit
Viele verschiedene Arten produzieren Exoskelette, die aus verschiedenen Spektren bestehen Materialien. Knochen, Knorpel oder Dentin werden in Ostracoderm-Fischen und Schildkröten verwendet. Chitin bildet das Exoskelett in Arthropoden, einschließlich Insekten, Spinnentieren wie Spinnen, Krebstieren wie Krabben und Hummern sowie in einigen Pilzen und Bakterien. Kalziumkarbonate bilden die Hüllen von Weichtieren, Brachiopoden und einigen Polychaeten-Würmern. In den mikroskopischen Diatomeen und Radiolarien bildet Silica das Exoskelett. Eine Molluskenart, die Schuppen-Gastropode, nutzt sogar die Eisensulfide Greigit und Pyrit.
Einige Organismen, wie einige Foraminiferen, agglutinieren Exoskelette, indem sie Sandkörner und Muscheln an ihre Außenseite kleben. Entgegen einem weit verbreiteten Missverständnis besitzen Echinodermie kein Exoskelett, da ihr Test immer in einer Schicht lebenden Gewebes enthalten ist.
Exoskelette haben sich viele Male unabhängig voneinander entwickelt; 18 Abstammungslinien entwickelten kalzifizierte Exoskelette allein. [4] Ferner haben andere Abstammungslinien harte äußere Überzüge erzeugt, die einem Exoskelett analog sind, wie zum Beispiel einige Säugetiere. Diese Beschichtung besteht aus Knochen im Gürteltier und Haaren im Pangolin. Die Rüstung von Reptilien wie Schildkröten und Dinosauriern wie Ankylosaurier besteht aus Knochen. Krokodile haben knöcherne Scutes und geile Skalen.
Da Exoskelette starr sind, setzen sie dem Wachstum einige Grenzen. Organismen mit offenen Schalen können wachsen, indem sie der Öffnung ihrer Schale neues Material hinzufügen, wie dies bei Schnecken, Muscheln und anderen Mollusken der Fall ist. Ein wahres Exoskelett, wie man es von Arthropoden kennt, muss beim Auswachsen abgeworfen werden. [5] Unter dem alten Exoskelett wird ein neues Exoskelett produziert. Das alte Skelett ist weich und geschmeidig. Das Tier wird sich selbst pumpen [ mehrdeutig um die neue Hülle auf die maximale Größe auszudehnen und dann verhärten zu lassen. Wenn sich die Schale gesetzt hat, kann der leere Raum innerhalb des neuen Skeletts gefüllt werden, wenn das Tier frisst. [5] Wenn das Exoskelett nach dem Wachstum nicht mehr abgegeben wird, kann das Tier in seiner eigenen Schale ersticken und das Erreichen der Untermenschen verhindern Reife, damit sie sich nicht vermehren können. Dies ist der Mechanismus hinter einigen Insektenpestiziden wie Azadirachtin. [6]
Paläontologische Bedeutung edit
Exoskelette sind als harte Teile von Organismen sehr nützlich, um den Erhalt von Organismen zu unterstützen. deren Weichteile faulen, bevor sie versteinert werden können. Mineralisierte Exoskelette können so wie sie sind, beispielsweise als Schalenfragmente, erhalten bleiben. Der Besitz eines Exoskeletts erlaubt auch einige andere Wege zur Versteinerung. Zum Beispiel kann die zähe Schicht der Verdichtung widerstehen, so dass sich unter dem Skelett ein Schimmel des Organismus bildet, der später zerfallen kann. [7] Alternativ kann eine außergewöhnliche Konservierung dazu führen, dass Chitin wie im Burgess Shale [8] mineralisiert wird ] oder in das resistente Polymer Keratin umgewandelt, das dem Zerfall widerstehen und wiedergewonnen werden kann.
Unsere Abhängigkeit von fossilen Skeletten begrenzt jedoch auch unser Verständnis von Evolution erheblich. In der Regel bleiben nur die Teile von Organismen erhalten, die bereits mineralisiert waren, wie Muscheln von Muscheln. Es hilft dabei, dass Exoskelette oft "Muskelnarben" enthalten, Markierungen, an denen Muskeln an dem Exoskelett befestigt wurden, die die Rekonstruktion eines Großteils der inneren Teile eines Organismus allein aus seinem Exoskelett ermöglichen. [7] Die größte Einschränkung ist die, obwohl sie vorhanden ist sind mehr als 30 Tiere von lebenden Tieren, zwei Drittel davon wurden nie als Fossilien gefunden, da die meisten Tierarten weich sind und zerfallen, bevor sie versteinert werden können. [9]
Mineralisierte Skelette erscheinen erstmals im Fossilienbestand kurz vor der Kambrischen Zeit, vor 550 Millionen Jahren . Die Entwicklung eines mineralisierten Exoskeletts wird von einigen als mögliche Triebkraft der kambrischen Explosion des Tierlebens angesehen, was zu einer Diversifizierung der räuberischen und defensiven Taktik führt. Einige präkambrische (Ediacaran) Organismen produzierten jedoch zähe Außenhüllen [7] während andere, wie Cloudina ein verkalktes Exoskelett aufwiesen. [10]
Einige Cloudina zeugen sogar von Prädation in Form von Bohrungen. [10]
Evolution [ edit ]
Insgesamt enthält der Fossilienbestand nur mineralisierte Exoskelette, da diese bei weitem die dauerhaftesten sind. Da angenommen wird, dass die meisten Abstammungslinien mit Exoskeletten mit einem nicht mineralisierten Exoskelett begonnen haben, das sie später mineralisierten, ist es schwierig, die sehr frühe Entwicklung des Exoskeletts jeder Abstammung zu kommentieren. Es ist jedoch bekannt, dass Exoskelette aus verschiedenen Materialien - Siliziumdioxid, Calciumphosphat, Calcit, Aragonit und sogar zusammengeklebte Mineralflocken - in sehr kurzer Zeit, kurz vor der Kambrischen Zeit, in einer Reihe von Schichten auftauchten verschiedene Umgebungen. [11] Die meisten Abstammungslinien nahmen die Form von Kalziumkarbonat an, das zum Zeitpunkt der ersten Mineralisierung im Ozean stabil war, und änderten sich nicht von diesem Mineralstoff-Morph - selbst als er ungünstiger wurde. [4]
Einige präkambrische (Ediacaran) Organismen produzierten zwar harte, aber nicht mineralisierte Außenhüllen, [7] während andere, wie Cloudina ein verkalktes Exoskelett hatten, [10] jedoch nicht bis zum Beginn der Kambrischen Zeit, mit dem Aufstieg der "kleinen Shelly-Fauna". Unmittelbar nach der Basis des Kambriums werden diese Miniaturfossilien vielfältig und reichlich vorhanden - diese Plötzlichkeit kann eine Illusion sein, da die chemischen Bedingungen, die die kleinen Muscheln bewahrten, gleichzeitig auftraten. [12] Die meisten anderen schalenbildenden Organismen treten während des Kambrische Periode, wobei die Bryozoen das einzige kalkbildende Phylum sind, das später im Ordovizier erscheint. Das plötzliche Auftreten von Schalen wurde mit einer Änderung in der Chemie der Meere in Verbindung gebracht, durch die die Kalziumverbindungen, aus denen die Schalen aufgebaut sind, stabil genug waren, um sich in einer Schale niederzulassen. Dies dürfte jedoch keine hinreichende Ursache sein, da die Hauptkosten für die Herstellung von Schalen darin liegen, die für die Verbundstruktur der Schale erforderlichen Proteine und Polysaccharide herzustellen, und nicht die Ausfällung der mineralischen Komponenten. [2] Die Skelettierung erschien ebenfalls fast genau der Zur gleichen Zeit begannen die Tiere zu graben, um Raubtieren zu vermeiden, und eines der frühesten Exoskelette bestand aus zusammengeklebten Mineralflocken, was darauf hindeutet, dass die Skelettierung ebenfalls eine Reaktion auf den erhöhten Raubdruck darstellt. [11]
Die Chemie des Ozeans kann auch steuern, aus welchen Mineralschalen bestehen. Calciumcarbonat hat zwei Formen, den stabilen Calcit und den metastabilen Aragonit, der innerhalb eines vernünftigen Bereichs chemischer Umgebungen stabil ist, außerhalb dieses Bereichs jedoch schnell instabil wird. Wenn die Ozeane im Vergleich zu Kalzium einen relativ hohen Anteil an Magnesium enthalten, ist Aragonit stabiler, wird jedoch mit abnehmender Magnesiumkonzentration weniger stabil, so dass es schwieriger ist, sich in ein Exoskelett einzufügen, da es dazu neigt, sich aufzulösen.
Mit Ausnahme der Weichtiere, deren Schalen oft beide Formen aufweisen, verwenden die meisten Abstammungslinien nur eine Form des Minerals. Die verwendete Form scheint die Meerwasserchemie zu reflektieren - also, welche Form leichter ausgefällt wurde - zu der Zeit, als die Linie zuerst ein verkalktes Skelett entwickelte, und ändert sich danach nicht. [4] Die relative Häufigkeit von Calcit- und Aragonit- Die Verwendung von Abstammungslinien spiegelt nicht die nachfolgende Meerwasserchemie wider - das Magnesium / Kalzium-Verhältnis der Ozeane scheint den Erfolg der Organismen vernachlässigbar zu beeinflussen, was hauptsächlich davon abhängt, wie gut sie sich von Massensterben erholen. [13] Ein kürzlich entdeckter [14] ] moderne Gastropode Chrysomallon squamiferum das in der Nähe von hydrothermalen Tiefsee-Entlüftungsöffnungen lebt, veranschaulicht den Einfluss sowohl alter als auch moderner chemischer Umgebungen vor Ort: Seine Hülle besteht aus Aragonit, der in einigen der frühesten fossilen Mollusken zu finden ist; es hat aber auch Panzerplatten an den Seiten des Fußes, die mit den Eisensulfiden Pyrit und Greigit mineralisiert werden, die noch nie in einem Metazoan gefunden worden waren, deren Bestandteile jedoch in großen Mengen von den Entlüftungsöffnungen abgegeben werden. [2]
Siehe auch [ edit ]
Verweise [ ]
Externe Links [ [1945923]
 | up Exoskelett in Wiktionary, dem freien Wörterbuch. |
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