Skelett
Das Skelett, auch Skelet (gr. skeletos „ausgetrockneter Körper“, „Mumie“[1]), ist in der Biologie bzw. in der Anatomie der Körperbestandteil, der die Stützstruktur eines Lebewesens bildet. Es gibt zwei unterschiedliche Skelettarten: Das Exoskelett, das die stabile, äußere Hülle eines Organismus bildet, und das Endoskelett, das die Stützstruktur im Inneren des Körpers bildet.
Im übertragenen Sinne versteht man in der Technik unter einem Skelett auch eine tragende Struktur, beispielsweise eines Gebäudes.
Zytoskelett
Das Zytoskelett (gr. kytos=Zelle) dient zur Stabilisierung und Formwahrung der Zellen. Weiterhin können sich Zellen mit dessen Hilfe bewegen und Stoffe in ihrem Inneren transportieren. Außerdem übernehmen Teile des Zytoskeletts auch Aufgaben in der Signalübertragung zwischen Zellen. Es besteht aus dünnen Proteinen, die die Zelle je nach Bedarf auf- und wieder abbauen kann. Diese werden als Mikrofilamente bezeichnet und verlaufen wie Fasern in alle Richtungen durch die Zelle. Bei Eukaryoten werden drei verschiedene Typen von Filamenten unterschieden: Aktinfilamente, Mikrotubuli und Intermediärfilamente. Die Filamente der Prokaryoten sind zwar homolog zu denen der Eukaryoten, besitzen jedoch einen anderen Aufbau.
Hydroskelett
Die einfachste Skelettform, die vor allem bei verschiedenen wirbellosen Tieren auftaucht, die als Würmer bezeichnet werden, ist das Hydroskelett, bei dem der äußere Hautmuskel wie ein Schlauch das Wasser im Inneren des Körpers zusammendrückt. Da Wasser kaum komprimierbar ist (d.h. sich nicht zusammendrücken lässt), wirkt der Körper relativ stabil.
Exoskelett
Andere Tiere, vor allem die Gliederfüßer (gr: arthropoda), und hier besonders Insekten, Kieferklauenträger und Krebstiere, haben Exoskelette entwickelt. Da diese nur begrenzt mitwachsen können, finden in der Individualentwicklung meistens Häutungen statt, bei denen die während des Wachstums zu klein gewordene Hülle abgestreift wird.
Exoskelette können aus verschiedenen Materialien bestehen. Beispiele hierfür sind Chitin (bei Gliederfüßern), Kalziumverbindungen (bei Korallen, Mollusken und einigen Vielborstern) oder Silikat (bei Kieselalgen und Strahlentierchen).
Das Exoskelett von Insekten dient nicht nur als Schutz, sondern auch als Oberfläche zum Muskelansatz, als wasserdichter Schutz vor Austrocknung und als Sinnesorgan zur Interaktion mit ihrer Umwelt. Es besteht aus mehreren Schichten mit vier funktionell unterschiedlichen Regionen: Epicuticula, Procuticula, Epidermis und Basallamina[2]. Obwohl das Exoskelett der Gliederfüßer zum Großteil aus Chitin besteht, trifft dies nicht hundertprozentig zu.
Endoskelett
Vom Endoskelett spricht man, wenn die Stützstruktur der Tiere sich innerhalb des Körpers befindet. Diese Strukturen findet man etwa bei Chordatieren, Stachelhäutern und Schwämmen. Ein Endoskelett gibt dem Körper Halt und Stabilität und ermöglicht ihm die freie Bewegung. Echtes Endoskelett entstammt dem Mesoderm, diese Art von Skelett findet sich in den Chordatieren und den Stachelhäutern.
Schwämme
Das Skelett der Schwämme besteht aus mikroskopisch kleinen kalk- oder siliciumdioxidhaltigen Spiculae. Weiterer Bestandteil bei den Hornkieselschwämmen (Demospongiae) ist Spongin. Die Spiculae werden von Skelerocyten, einer Zellart im Mesogloea (bindegewebsartige Mittelschicht) gebildet. Je nachdem, ob die Spiculae aus Kalk oder Siliziumdioxid gebildet werden, spricht man von Kalk- oder Kieselschwämmen.
Stachelhäuter
Das Skelett der Stachelhäuter, zu denen unter anderem auch die Seesterne gehören, besteht aus Calcit und einem geringen Magnesiumoxidanteil. Es liegt unterhalb der Oberhaut (Epidermis) im Mesoderm und wird innerhalb von Zellverbänden von Skelettbildungszellen (Sclerocyten) gebildet. Dieses von den Sklerocyten geformte Gebilde (Stereom) ist porös und deshalb fest und zugleich leicht. Es verwächst zu Platten (Ossikel), die in alle Richtungen wachsen können und somit auch den Verlust eines Körperteils ersetzen können. Gelenke, die einzelne Skelettteile verbinden, können durch die Muskulatur bewegt werden.
Chordatiere
<imagemap > Datei:SkeletonsNumbers.png|thumb|right|600px|Säugetiere: 1 Mensch 2 Schädel 3 Australopithecus 4 Neandertaler 5 Schimpanse 6 Pavian 7 Schlankaffe 8 Gorilla 9 Wildschwein 10 Hausrind 11 Löwe 12 Wolf 13 Pferd 14 Elefant 15 Hausziege 16 Flusspferd 17 Kamel 18 Känguru 19 Antilope 20 Walross 21 Fledermaus 22 Wal Vögel: 23 Adler 24 Papagei 25 Haushuhn (weiblich) 26 Haushuhn (männlich) 27 Tukan 28 Kasuar 29 Pinguin 30 Kranich 31 Schleiereule Reptilien: 32 Kobra 33 Grubenotter 34 Abgottschlange 35 Krokodil 36 Eidechse 37 Schildkröte 38 Frosch 39 Schwanzlurch Fische: 40 Barsch 41 Stör 42 Drückerfisch 43 Rochen 44 Flösselhecht
rect 0 0 89 256 1 Mensch
rect 166 147 234 189 2 Schädel
rect 95 190 170 257 3 Australopithecus
rect 199 191 272 250 4 Neandertaler
rect 235 248 295 301 5 Schimpanse
rect 300 231 378 269 6 Pavian
rect 282 120 442 213 7 Schlankaffe
rect 586 0 692 250 8 Gorilla
rect 379 0 585 118 9 Wildschwein
rect 91 0 377 179 10 Hausrind
rect 0 257 185 391 11 Löwe
rect 185 302 274 353 12 Wolf
rect 0 393 190 507 13 Pferd
rect 285 268 503 523 14 Elefant
rect 414 205 506 266 15 Hausziege
rect 453 116 584 216 16 Flusspferd
rect 594 250 700 328 17 Kamel
rect 551 388 625 547 18 Känguru
rect 496 351 548 513 19 Antilope
rect 420 592 599 695 20 Walross
rect 609 618 696 697 21 Fledermaus
rect 356 848 691 974 22 Wal
rect 165 521 255 701 23 Adler
rect 196 408 280 522 24 Papagei
rect 260 523 321 692 25 Haushuhn (weiblich)
rect 324 632 381 678 26 Haushuhn (männlich)
rect 322 592 420 626 27 Tukan
rect 332 524 417 592 28 Kasuar
rect 629 416 697 549 29 Pinguin
rect 83 502 165 702 30 Kranich
rect 0 566 85 632 31 Schleiereule
rect 0 634 84 812 32 Kobra
rect 259 692 356 741 33 Grubenotter
rect 261 743 356 789 34 Abgottschlange
rect 355 696 694 784 35 Krokodil
rect 417 546 613 581 36 Eidechse
rect 86 705 182 825 37 Schildkröte
rect 182 704 259 791 38 Frosch
rect 495 975 696 1021 39 Schwanzlurch
rect 543 784 695 848 40 Barsch
rect 181 790 540 845 41 Stör
rect 0 814 181 903 42 Drückerfisch
rect 249 913 365 1026 43 Rochen
rect 0 955 250 1027 44 Flösselhecht
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desc bottom-right
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Das Skelett der Wirbeltiere und der Schädellosen besteht aus festen Elementen, die über Skelettmuskeln gegeneinander bewegt werden können. Bei Menschen und generell bei den meisten Wirbeltiergruppen werden diese Elemente als Knochen bezeichnet. Weiterer wichtiger Baustein von Endoskeletten sind die Knorpel. Bei Säugetieren findet man sie überwiegend in den Gelenkbereichen. Bei anderen Tieren, wie den Knorpelfischen, zu denen die Haie zählen, ist das Skelett gänzlich aus Knorpeln aufgebaut.
Während Knochen aus Osteozyten (spezifische Zellen des Knochens) besteht, die um sich herum eine Matrix aus Collagen aufbauen, in die inorganische Elemente wie Hydroxyapatitkristalle (Ca5(PO4)3OH) eingelagert werden, besteht Knorpel aus Chondrozyten (spezifische Zellen der Knorpel), die um sich herum eine wasserreiche Matrix aus Proteoglycan und Glycoproteinen aufbauen. Anhand der Interzellulärmatrix wird zwischen hyalinem, elastischem und Faserknorpel unterschieden.
Knochen bilden neben ihrer Stützfunktion des Körpers und Schutzfunktion für die inneren Organe die mechanische Grundlage, die erst eine Bewegung ermöglicht. Außerdem dienen sie, auf zellulärer Ebene, als Calcium- und Phosphatspeicher.
Wirbeltiere
Dem Skelett der Wirbeltiere sind viele Gemeinsamkeiten ansehbar, trotzdem unterscheidet es sich, je nach Lebensraum und Anforderungen, teilweise erheblich. Mit diesen Gemeinsamkeiten und Unterschieden beschäftigt sich die Vergleichende Anatomie.
Das Skelett der Wirbeltiere wird in einen cranialen Teil (Cranium) und einen postcranialen Teil (Postcranium) unterschieden. Der craniale Teil umfasst nur den Schädel, während der postcraniale Teil den Rest des Skeletts umfasst. Das Postcranium wird weitergehend in das axiale und das appendikuläre Skelett unterteilt. Zum axialen Skelett gehören der Rumpf mit Wirbelsäule, Kreuzbein, Rippen und Brustbein. Die Gliedmaßen, der Schultergürtel sowie der Beckengürtel werden dagegen dem appendikulären Skelett zugeordnet.
Fische
Das Skelett der Fische besteht entweder aus Knorpel (Knorpelfische) oder aus Knochen (Knochenfische). Die Hauptmerkmale der Fische, die Flossen, sind mit knöchernen Flossenstrahlen (Radien) verstärkt. Die Flossen, mit Ausnahme der Schwanzflosse, haben keine direkte Verbindung mit der Wirbelsäule, sie werden lediglich durch die an den Flossenträgern (Radiale) ansetzenden Muskeln gestützt. Die Rippen setzen an der Wirbelsäule an und umspannen auch den Bauchraum bis zum After. Ein Brustbein fehlt. Die Gräten bestehen aus verknöchertem Bindegewebe in den Muskelscheiden der Knochenfische.
Vögel
Um das Gewicht der Vögel möglichst gering zu halten, sind einige der Vogelknochen mit Luft gefüllt.
Meeressäuger
Um eine Fortbewegung der Meeressäuger im Wasser zu erleichtern bzw. zu ermöglichen, haben sich bei ihnen die Vorderextremitäten zu paddelartigen Flossen umentwickelt. Die Hinterbeine gingen entweder gänzlich verloren, wie z. B. bei den Walen und Seekühen oder vereinigten sich zu einer einheitlichen Schwanzflosse (wie z. B. bei Robben).
Menschen
- Hauptartikel: Knochen des Menschen
Das menschliche Skelett hat einen Anteil von 12 Prozent am Gesamtgewicht, bei einem 75 Kilogramm schweren Menschen wiegen die Knochen also nur neun Kilogramm. Das Skelett eines erwachsenen Menschen besteht aus etwas über 200 Knochen (genaue Zahlen schwanken zwischen Individuen). Das menschliche Skelett braucht mehrere Jahre, bis es vollständig entwickelt ist. Obwohl der Oberarmknochen (lat. Humerus) bereits im Mutterleib (8. Woche) verknöchert (ossifiziert), ist das Skelett erst um das 20. Lebensjahr herum vollständig entwickelt.
Fossilien
Skelette und Skelettteile sowie deren Versteinerungen gehören zu den wichtigsten Hinterlassenschaften, die von Lebewesen fossil überliefert sind, oft sogar zu den einzigen, vor allem dann, wenn sie aus festeren Substanzen (Kalk, Silikat) bestehen. Sie bilden dadurch eine wichtige Quelle für das Studium ausgestorbener, aber auch noch lebender Arten. Weichere Skelettteile (etwa aus Knorpel) bleiben dagegen oft nur unter günstigen Bedingungen erhalten. So ist z. B. Dunkleosteus nur durch seinen Schädel- und Nackenpanzer fossil überliefert.
Aus solchen Fossilien werden z. T. weitreichende Schlüsse auf Anatomie, Physiologie, Lebensweise (Zusammenleben, Ernährung, Fortpflanzung etc.), Verbreitung und Ausbreitung, Entstehung und Aussterben oder Verwandtschaft zu anderen Arten gezogen. Dies kann problematisch sein, wenn keine weiteren Quellen zur Verfügung stehen. Beispielsweise können ähnliche Merkmale auf konvergenter Evolution beruhen. Zudem ist die fossile Überlieferung oft sehr lückenhaft.
Literatur
- Milton Hildebrand/George E. Goslow: Vergleichende und funktionelle Anatomie der Wirbeltiere, Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-00757-1
Quellen
- ↑ Ulrich Lehmann: Paläontologisches Wörterbuch. 4. Auflage. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1996, S. 221.
- ↑ NC State University
Weblinks
Wiktionary: Skelett – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
<Lang> Commons: Skelett – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien