Loading article…
静水圧骨格または水骨格は、静水圧または液体によって支えられる骨格の一種であり、 [ 1 ]一般的に「ワーム」と呼ばれる軟体動物の無脊椎動物によく見られます。より進化した生物も静水圧を持つと考えられますが、静水圧骨格ではなく静水圧器官を持っているため、静水圧性と呼ばれることがあります。この場合、両者は同じ能力を持つ可能性がありますが、同じではありません。[ 1 ]接頭辞hydro- は「水」を意味する ため、静水圧であるということは、液体で満たされていることを意味します。[ 2 ]
骨格構造として、水骨格は形状と運動に影響を与える能力を持ち、筋層と体壁という 2 つの機械的ユニットから構成されます。筋層は縦方向と円形で、内部の体液で満たされた体腔の一部です。円形筋の収縮は生物の体を伸ばし、縦方向の筋の収縮は生物の体を縮めます。生物内の体液は均一に集中しているため、筋肉の力は生物全体に分散され、形状の変化が持続します。[ 2 ]これらの構造的要因は、静水圧器官にも存在します。
非らせん状の静水圧骨格構造は哺乳類の陰茎の機能的基盤であり、[ 3 ]交尾中に海綿体に血液を満たして物理的な硬さを維持する。らせん状に強化された静水圧骨格構造は、軟体動物などの柔軟な構造に典型的である。[ 2 ]
静水圧骨格は通常円筒形に配置されます。静水圧骨格は、いくつかの異なる種類の筋肉によって制御できます。長さは、縦軸に平行な縦方向の筋線維によって調整できます。筋線維は連続したシート状または孤立した束状で存在し、直径は、環状筋、放射状筋、横方向筋の 3 種類の筋肉によって操作できます。[ 2 ]環状筋は円筒の円周を包み込み、放射状筋は円筒の中心から表面に向かって伸び、横方向筋は円筒の直径を横切る平行および垂直なシート状に配置されます。[ 2 ]
円筒内部には流体、多くの場合水が入っています。流体は体積変化に抵抗します。環状筋、放射状筋、または横方向筋の収縮により円筒内部の圧力が上昇し、長さが増加します。縦方向筋の収縮により円筒が短くなることがあります。[ 2 ]
形状の変化は結合組織線維によって制限される。結合線維（多くはコラーゲン線維）は、静水圧骨格の壁内にらせん状に配置されている。これらの線維によって形成されるらせん状構造により、骨格はねじれを防ぐために剛性を保ちながら、伸長と短縮が可能となる。円筒の形状が変化すると、らせんのピッチも変化する。伸長時には長軸に対する角度が減少し、短縮時には角度が増加する。[ 2 ]
静水圧骨格を持つ生物には、利点と欠点がある。流動的な形状により、泳いだり穴を掘ったりする際に容易に移動できる。奇妙な形の通路を通り抜けることができ、捕食者からより効果的に身を隠すことができる。岩の間をすり抜ける際に力を生み出し、「こじ開ける」ような動作をすることができる。軽量で柔軟な要素があるため、筋肉量が非常に少ないにもかかわらず、このような動きが可能になる。[ 4 ]
これらの生物は、硬い骨格を持つ生物よりも早く治癒することができます。これらの生物の治癒速度は生物によって異なります。しかし、空洞に液体を補充する必要がある場合、それが水や血液であれば簡単に補充できます。液体が他の種類の液体であれば、時間がかかることがありますが、それでも骨の治癒よりは速いです。一般的なミミズも、損傷した体の部分を再生することができます。[ 4 ]
これらの生物は、循環と呼吸のための比較的単純な経路をいくつか持っています。また、これらの生物は、衝撃から内臓を保護するためのクッションを持っています。しかし、外部からの損傷から内臓を効果的に保護することはできません。[ 4 ]
静水圧骨格は四肢の付着能力が限られているため、生物は比較的単純で、物をつかんだり、しがみついたりする能力はあまりありません。完全な静水圧骨格を持つ生物は、生存に必要な体液を補充できる環境にいる必要があります。これが、静水圧骨格が海洋生物に多い理由です。海洋生物は生存に必要な要素に容易にアクセスできます。静水圧骨格を持つ陸上生物は、一般的に流体環境にいないため、強度が不足しています。体を過度に膨張させると、自重で崩壊します。[ 4 ]
静水圧骨格は無脊椎動物に非常に多く見られます。一般的な例としてはミミズが挙げられます。また、静水圧構造はクラゲやイソギンチャクなどの海洋生物にもよく見られます。ミミズは体液で満たされた筋肉の輪を持ち、体全体が静水圧になっています。イソギンチャクは静水圧の頭部を持ち、口の周りに腕が放射状に伸びています。この構造は摂食や移動に役立ちます。[ 5 ]
静水圧骨格を持つ単純な後口動物の例としては、一般的にギボシムシと呼ばれる腸鰓類が挙げられます。この生物は半索動物に分類され、静水圧骨格を使って地面にトンネルを掘ったり、地面に固定したりする海洋性の蠕虫です。これは移動に利用できるだけでなく、海底に「隠れる」ことで外部からの力に対する防御にも役立ちます。[ 5 ]
哺乳類の陰茎は静水圧器官である。静水圧体液、この場合は血液が、勃起時に陰茎を満たす。多くの無脊椎動物の静水圧骨格は、動物の屈曲を利用して移動するが、陰茎は性交中に屈曲や形状変化に抵抗しなければならない。らせん状に配列された結合繊維の代わりに、陰茎には海綿体と呼ばれる層がある。海綿体には、縦軸に平行および垂直に配列された結合繊維が含まれている。これらの繊維は、陰茎が弛緩しているときは折り畳まれたままだが、勃起時に陰茎に血液が満たされると展開し、陰茎が屈曲に抵抗できるようにする。カメの陰茎も同様の構造をしているが、別々に進化してきた。[ 5 ]
アシナシイモリは、体の姿勢を維持するためと、穴を掘る際に余分な力を発生させるために、静水圧骨格を持っています。[ 6 ]他の脊椎動物は、筋性静水圧骨格と呼ばれる静水圧骨格の一種を利用することがあります。[ 2 ]筋性静水圧骨格には、液体で満たされた空洞はありません。これらの構造は、筋肉と結合繊維で構成され、3D構造に密に詰め込まれています。多くの場合、筋性静水圧骨格は3次元すべてで操作できます。これにより、典型的な静水圧骨格と比較して、より精密な動きが可能になります。典型的な静水圧骨格では、液体で満たされた空洞に力を加えることで動きが発生しますが、筋性静水圧骨格では、筋肉の収縮によって動きが発生します。1つの筋肉が収縮して面積が減少すると、構造内の他の筋肉がそれに応じて拡張する必要があります。らせん状の筋肉が存在する場合があり、これによりねじれが生じますが、これは静水圧骨格では制限されている能力です。筋性静水圧骨格は、哺乳類、爬虫類、両生類の舌に見られます。哺乳類の舌は、筋線維の中心核が縦方向の筋束と交互に並んだ横方向の筋線維のシートに囲まれた構造をしている。ゾウの鼻やバクの吻も筋性静水圧を利用している。これらの構造は、放射状およびらせん状の線維に囲まれた縦方向の線維で構成されている。[ 5 ]