§ 21. Животные с наружным скелетом

Определения и обозначения

Наружный скелет — твёрдая оболочка на поверхности тела, которая поддерживает его форму и защищает внутренние органы. В отличие от внутренней опоры, он окружает тело снаружи. Это понятие помогает понять, откуда животное получает опору и защиту.

Хитин — прочное вещество, из которого состоит наружный покров многих членистоногих. Он придаёт покрову прочность, поэтому тот может защищать тело. Название вещества важно, когда нужно объяснить, из чего образована оболочка.

Членистоногие — животные с наружным скелетом и членистыми конечностями. Их конечности состоят из соединённых подвижно частей. По этим признакам можно распознать группу животных и связать строение их тела с движением.

Линька — периодическое сбрасывание старого наружного покрова, необходимое для роста животного. После этого формируется новая оболочка. Термин объясняет, как животное с твёрдым покровом может увеличиваться в размерах.

Как это устроено

Наружный скелет покрывает тело снаружи, поэтому принимает на себя часть ударов и других воздействий. Без такой опоры мягкие части тела легче повредить, а телу труднее сохранять устойчивую форму. Оболочка также поддерживает тело, не давая ему терять форму под действием собственного веса. Защита и опора связаны с расположением скелета: он окружает тело, а не находится внутри него.

У многих членистоногих наружный покров содержит хитин, который делает его прочным. Однако оболочка не просто закрывает тело: к её участкам изнутри прикрепляются мышцы. Когда мышцы сокращаются, они тянут за покров и перемещают части тела или конечности. Поэтому наружный скелет одновременно служит защитой и опорой для работы мышц.

Твёрдая оболочка сама по себе была бы неудобна для движения, если бы всё тело и конечности представляли собой сплошную неподвижную пластину. У членистоногих конечности разделены на членики, а части покрова соединены подвижно. Благодаря таким соединениям одни участки могут перемещаться относительно других. Мышцы, закреплённые изнутри, приводят эти участки в движение, поэтому животное может ходить и сгибать конечности.

Наружный скелет не увеличивается вслед за телом, потому что его твёрдая оболочка сохраняет прежние размеры. Если животное растёт внутри старого покрова, он начинает ограничивать увеличение тела. Поэтому для роста животное сбрасывает старую оболочку и формирует новую. Такое периодическое обновление покрова называется линькой.

Сразу после линьки новая оболочка мягкая и ещё не обеспечивает прежнюю защиту. Пока она не затвердела, тело легче повредить, поэтому животное особенно уязвимо. Затем покров становится твёрже и снова выполняет роль опоры и защиты. Значит, линька необходима для роста, но временно оставляет животное менее защищённым.

Сравнение наружного и внутреннего скелета

Сравнивайте скелеты по одной строке за раз: так легче увидеть, чем различаются их расположение и роль. Особенно внимательно рассмотрите последнюю строку, потому что она показывает, почему животным с наружной оболочкой нужна линька. Таблица также помогает связать прикрепление мышц с движением.

Разбор задач

Почему для роста нужна линька

Условие. Объясните, почему ракообразному или насекомому необходимо линять, чтобы вырасти. Нужно связать рост животного с особенностью его наружной оболочки. Одного ответа о том, что животное просто сбрасывает покров, недостаточно: важно объяснить причину.

1. Определяем, где находится скелет: он расположен снаружи и образует твёрдый покров.
2. Учитываем, что оболочка не увеличивается вместе с телом. Когда тело растёт, старый покров начинает ограничивать его размеры.
3. Делаем вывод: животное сбрасывает старую оболочку и формирует новую, чтобы получить возможность расти.

Ответ. Ракообразное или насекомое линяет, потому что его твёрдый наружный покров не растёт вместе с телом. После сбрасывания старой оболочки образуется новая, и животное может увеличиться в размерах.

Почему животное уязвимо после линьки

Условие. Укажите, почему животное уязвимо сразу после линьки, и объясните, когда эта уязвимость уменьшается. В ответе нужно проследить, как меняется новый покров после сбрасывания старого. Не следует путать момент образования оболочки с моментом, когда она уже стала твёрдой.

1. После линьки старый покров уже сброшен, а новый только сформировался.
2. Новый покров сначала мягкий, поэтому он хуже защищает тело от повреждений.
3. По мере затвердевания оболочки её защитная роль усиливается, и уязвимость уменьшается.

Ответ. Сразу после линьки животное уязвимо, потому что его новая оболочка мягкая. Уязвимость уменьшается, когда покров затвердевает.

Как строение связано с движением и ростом

Условие. У животного обнаружены твёрдый покров снаружи, членистые конечности и мышцы, прикреплённые к покрову изнутри. Объясните, как эти особенности связаны с движением и ростом. По описанию нужно распознать животное и связать несколько особенностей строения в одну цепочку рассуждений.

1. Сочетание наружного скелета и членистых конечностей указывает на членистоногое.
2. Мышцы прикреплены к покрову изнутри и при сокращении тянут за него. Членики и подвижные соединения позволяют частям конечностей двигаться относительно друг друга.
3. Твёрдый покров поддерживает тело, но не растёт вместе с ним. Поэтому для увеличения размеров животному нужна линька.

Ответ. Это членистоногое: его мышцы приводят в движение членистые конечности, действуя через покров и подвижные соединения. Для роста животное должно сбросить старую оболочку и сформировать новую.

Типичные ошибки

Ошибка: считать наружный скелет только защитой. Так думают, потому что оболочка заметна снаружи и закрывает тело. Но она также поддерживает форму и служит местом прикрепления мышц. Проверьте себя: назовите не одну, а все эти функции.

Ошибка: предполагать, что наружный покров растёт вместе с животным. Такое представление возникает из-за сравнения с растущим телом, но твёрдая оболочка не увеличивается вслед за ним. Проверьте себя вопросом: что мешает телу свободно увеличиваться внутри старого покрова? Ответ — его прежний размер.

Ошибка: считать линьку простым сбрасыванием покрова. Это неполное объяснение, потому что после линьки животному нужна новая оболочка для опоры и защиты. Ошибку допускают, если описывают только старый покров. Проверьте, указали ли вы образование нового.

Ошибка: думать, что сразу после линьки животное защищено так же хорошо, как раньше. Старый твёрдый покров уже сброшен, а новый пока мягкий. Проверьте себя: сравните состояние оболочки до линьки и сразу после неё. Защита восстановится, когда новый покров затвердеет.

Связь с другими темами

Чтобы понять, как наружный скелет помогает движению, нужно знать, что мышцы сокращаются и взаимодействуют с опорными структурами тела. В этом случае такой опорой служит покров, к которому мышцы прикрепляются изнутри. Тема связана со строением членистоногих: наружный скелет и членистые конечности помогают распознавать эту группу. Знание о линьке объясняет, почему насекомые и ракообразные сбрасывают покров при росте.

Что запомнить

• Наружный скелет расположен на поверхности тела.
• Хитин — важная составляющая наружного покрова многих членистоногих.
• К наружному покрову изнутри прикрепляются мышцы.
• Членистые конечности обеспечивают подвижность.
• Наружный скелет не растёт вместе с телом.
• Для роста животному необходима линька.
• После линьки новый покров сначала мягкий.