Pengertian dan jenis Eksoskeleton – Berikut penjelasannya

Eksoskeleton (dari bahasa Yunani ἔξω, exō “eksterior” dan σκελετός, “kerangka” skeletos) adalah kerangka luar kontinu yang menutupi, melindungi dan menopang tubuh hewan, jamur atau protista. Eksoskeleton atau dermoskeleton menutupi seluruh permukaan semua hewan dari filum arthropoda (arakhnida, serangga, krustasea, myriapoda dan kelompok terkait lainnya), di mana ia memenuhi fungsi pelindung, pernapasan dan mekanis lainnya, memberikan dukungan yang diperlukan untuk efektivitas alat otot.

insekta
Gambar menunjukkan serangga dari filum Arthropoda. Masing-masing memiliki bentuk eksoskeleton.

Pengertian

Eksoskeleton merupakan struktur atau kerangka kaku yang melindungi bagian dalam beberapa hewan dan bahkan memungkinkan tubuh untuk dibentuk dan dibentuk. Untuk alasan ini, itu didistribusikan ke seluruh tubuh, juga menutupi kaki dan pelengkap seperti antena.

Hewan dengan kerangka luar biasanya memiliki fase pertumbuhan, di mana mereka harus meranggas atau mengganti lapisan luarnya untuk yang baru, lebih besar.

Jenis Eksoskeleton

Kerangka ini dapat memiliki berbagai jenis komposisi, yang memengaruhi sifat dan karakteristik luarnya.

  • Eksoskeleton kitin. Kitin adalah karbohidrat yang dibentuk oleh N-acetylglucosamine, yang memperoleh konformasi spasial yang mirip dengan selulosa, yang memungkinkannya memperoleh resistensi yang besar. Hewan yang tubuhnya ditutupi oleh exoskeleton kitin termasuk artropoda, ini merupakan filum paling melimpah di kerajaan hewan. Dalam kelompok ini adalah laba-laba, kalajengking, krustasea seperti kepiting, kelabang seperti lipan, dan serangga yang termasuk lalat dan kecoak.
  • Eksoskeleton dibentuk oleh kalsium karbonat. Anggota kerajaan hewan lain yang ditutupi oleh exoskeleton termasuk moluska dan karang, dalam hal ini lapisannya terutama terdiri dari kalsium karbonat, yang merupakan komponen penting dari berbagai jenis batuan (termasuk batu kapur dan marmer), serta berbagai jenis mineral, yang memungkinkan untuk memahami besarnya daya tahannya.
  • Eksoskeleton tipe tulang. Jenis eksoskeleton yang ketiga adalah yang memiliki komposisi yang mirip dengan tulang dan tulang rawan, di mana matriks mineral yang terutama dibentuk oleh kalsium digabungkan dengan matriks organik yang kaya akan kolagen. Jenis exoskeleton ini terdapat pada hewan seperti penyu, ular, dan buaya.

Teknologi berdasarkan model Eksoskeleton

Alam adalah sumber inspirasi yang tidak ada habisnya untuk pengembangan teknologi baru, termasuk desain eksoskeleton robotik untuk menyesuaikannya dengan bagian tubuh manusia, untuk mengimbangi kegagalan atau kekurangan yang dapat menyebabkan kecacatan.

Eksoskeleton buatan ini digunakan terutama untuk memberikan dukungan dan dukungan untuk gaya berjalan, memungkinkan orang yang menggunakannya untuk melakukan tindakan seperti berjalan. Perkembangan ini masih dalam tahap awal, namun menjanjikan terutama dalam memungkinkan anak-anak yang terkena penyakit neurologis yang saat ini tidak dapat disembuhkan, seperti cerebral palsy dan atrofi otot tulang belakang, untuk berjalan, yang dapat dikendalikan oleh impuls yang berasal dari otak.

Manusia telah lama menggunakan baju besi sebagai kerangka luar buatan untuk perlindungan, terutama dalam pertempuran.

Orthotic adalah bentuk medis eksoskeleton terbatas. Orthosis adalah mekanisme yang digabungkan ke kaki, atau ke batang tubuh, memungkinkan untuk meningkatkan atau memperbaiki perilaku kaki atau tulang belakang tersebut. Prostesis kaki adalah alat yang menggantikan bagian kaki yang hilang. Jika prostesis membentuk penutupnya sendiri, itu dianggap eksoskeletal. Jika kerangka dan mekanisme digunakan secara internal dan ditutupi dengan bahan non-struktural yang lembut, itu dianggap sebagai prostesis endoskeletal.

Eksoskeleton mekanik telah mulai digunakan untuk keperluan medis dan industri, melompat dari bidang fiksi ilmiah, tetapi mereka masih dalam bentuk prototipe. [Rujukan?] Namun, pemerintah Amerika Serikat telah membiayai 50 juta dolar sebuah proyek untuk mengintegrasikan mekanik exoskeletons ke unit Marinir, untuk meningkatkan kinerja mereka.

Keragaman

Eksoskeleton terdiri dari bahan yang berbeda: bahan tulang atau tulang rawan dan dentin pada ikan dan kura-kura; kitin membentuk eksoskeleton pada arthropoda dan beberapa jamur dan bakteri; Kalsium karbonat merupakan cangkang moluska, brakiopoda dan beberapa polychaeta, dan karang serta organisme akuatik lainnya seperti bryozoa mengeluarkan eksoskeleton berkapur;  silika membentuk eksoskeleton dalam diatom mikroskopis dan radiolaria; Pada beberapa organisme, seperti foraminifera tertentu, kerangka luar saling menempel dengan menempelkan butiran pasir dan cangkang pada bagian luarnya. Bertentangan dengan kesalahpahaman umum, echinodermata tidak memiliki kerangka luar, karena selalu terkandung dalam lapisan jaringan hidup.

Eksoskeleton beberapa hewan merupakan hasil dari proses evolusi independen, sehingga beberapa hewan dengan kerangka endoskeleton juga memiliki kerangka luar atau kerangka dermal. Hal ini terjadi pada beberapa mamalia, seperti armadillo dengan struktur tulangnya, trenggiling dengan rambut. Di antara reptil, penyu memiliki cangkang bertulang dan buaya memiliki perisai bertulang dan sisik bertanduk.

Eksoskeleton arthropoda

Ini adalah penutup luar yang biasanya keras dan tahan yang dihasilkan oleh sekresi sel integumen. Eksoskeleton terdiri dari kitin polisakarida, polimer yang dibentuk oleh rantai lurus dan sederhana (tidak bercabang) dari N-Acetylglucosamine, monosakarida yang mencakup nitrogen dalam komposisinya. Dalam beberapa kasus, eksoskeleton tampak terkalsifikasi, diperkuat oleh penambahan kalsium karbonat; ini adalah kasus banyak krustasea, seperti kepiting atau lobster. Eksoskeleton juga berfungsi sebagai reservoir untuk produk ekskresi, seperti guanine, yang terkadang menyebabkan warna cerah atau kilau logam, seperti yang terlihat pada banyak arthropoda (seperti laba-laba, dll.).

Eksoskeleton benar-benar kontinu, tetapi tampak terstruktur di area yang menebal (sklerit) yang diartikulasikan oleh garis atau area dengan ketebalan kurang. Pada arthropoda kehidupan udara, seperti serangga atau arakhnida, eksoskeleton berlanjut menuju rongga pernapasan (paru-paru atau trakea) di mana mereka terbuka ke luar, menutupi mereka. Juga ujung anterior dan posterior dari sistem pencernaan dilapisi oleh eksoskeleton.

Eksoskeleton menyukai fosilisasi, terutama bentuk laut, seperti krustasea atau trilobita, yang sering kali mengalami mineralisasi.

Ekdisis

Pertumbuhan arthropoda mengharuskan mereka melepaskan kerangka eksternalnya secara berkala, sebuah fenomena yang kami sebut sebagai molting atau ekdisis. Ketika saatnya tiba hewan pergi ke keadaan tenang (istirahat), di mana konsistensi bagian dalam kutikula mengendur, sedangkan epidermis, yang ada di bawah, bersiap untuk sintesis dan sekresi komponen kutikula baru. Karena peningkatan tekanan internal, atau kadang-kadang karena mekanisme lain, kutikula lama robek dan hewan melakukan upaya yang diperlukan untuk melepaskan diri darinya sambil mengeluarkan yang baru. Saat keluar itu dalam keadaan lemah dan konsistensinya lembut. Dalam waktu yang kurang lebih singkat, lapisan baru akan mengeras.

Ekdisis secara alami mempengaruhi lapisan rongga internal, asal ektodermal (dua ujung saluran pencernaan dan, pada arthropoda udara, trakea atau paru-paru).

Ekdisis tidak hanya mempengaruhi arthropoda, tetapi juga filum lain dengan kutikula yang berhubungan dengannya, dan yang membentuk klade ecdisozoa.

Daftar Kelebihan Eksoskeleton:

1. Eksoskeleton memungkinkan untuk gerakan kompleks karena pelengkap bersendi.

Eksoskeleton adalah penutup tebal yang dapat Anda temukan di luar beberapa hewan. Desain lapisan pertahanan ini sering kali dilengkapi dengan sambungan fleksibel yang bekerja dengan otot di bawah makhluk itu. Ini adalah manfaat yang memungkinkan berbagai pergerakan hewan, dan pada akhirnya berlawanan dengan cara manusia disatukan dengan endoskeletonnya.

Belalang, kalajengking, dan udang adalah contoh hewan yang mengandung fitur ini. Kebanyakan serangga memiliki beberapa segmen yang membuatnya terlihat seperti setiap bagian tubuh menerima perlindungan dari bagian terpisah dari kerangka luarnya. Desain inilah yang memungkinkan kepala dan bagian tubuh bergerak secara terpisah.

2. Melindungi hewan dari abrasi atau kerusakan fisik.

Eksoskeleton memberikan lapisan pelindung yang luar biasa untuk otot dan organ dalam lunak hewan. Makhluk yang tidak memiliki perlindungan ini lebih rentan terhadap cedera yang memengaruhi jaringan lunaknya. Material lapisan pertahanan ini dapat dibuat dari tulang atau kombinasi elemen lain sehingga selalu memaksimalkan potensi keunggulan ini. Artinya, hewan tersebut dapat pergi ke mana saja di dalam habitatnya tanpa mengkhawatirkan konsekuensi dari keputusan tersebut.

3. Struktur ini meningkatkan daya ungkit hewan.

Eksoskeleton biasanya terdiri dari beberapa lapisan. Anda akan memiliki permukaan luar yang keras dan lapisan dalam yang fleksibel yang bekerja sama untuk memberikan perlindungan yang signifikan terhadap predator. Ada permukaan lilin di lapisan paling dalam yang melindungi hewan dari dehidrasi. Sebagian besar arthropoda memiliki lapisan sekunder yang mencegah lapisan pertama ini robek atau rusak.

Struktur ini memberi hewan banyak pengaruh dalam berbagai cara. Ia dapat mengontrol habitatnya, menggunakan lapisan luar sebagai perisai atau senjata, atau bahkan menjadikannya sebagai alat yang dapat membuat hidup lebih nyaman dalam berbagai cara.

4. Eksoskeleton mencegah dehidrasi atau terlalu basah.

Lapisan luar yang keras di bagian luar struktur ini membantu menopang tubuh hewan dengan cara yang mirip dengan mengenakan jas hujan portabel. Ini akan mencegah makhluk itu mengering dengan lapisan dalam yang fleksibel sambil menghentikan hewan agar tidak terlalu basah untuk berfungsi. Itu berarti ada lapisan pertahanan alami terhadap serangan panas atau dingin yang berkepanjangan. Lebih mudah untuk mempertahankan perspektif kesehatan secara keseluruhan karena perisai pelindung ini. Itulah mengapa ini adalah strategi bertahan hidup yang luar biasa.

5. Frekuensi molting berada di bawah kendali hormonal.

Tahapan yang terjadi antara ganti kulit untuk arthropoda disebut sebagai instar. Kali ini adalah saat pertumbuhan jaringan yang sebenarnya terjadi untuk makhluk itu, meskipun ukurannya tidak akan membesar sampai setelah pergantian bulu berikutnya terjadi. Ecdysone mengontrol proses ini, dan ini adalah kontrol hormonal yang menentukan frekuensi pembentukan lapisan pertahanan baru.

Setelah kutikula dari exoskeleton melemah melalui proses enzimatik, hewan itu merangkak keluar. Kemudian akan menyedot air atau udara untuk mengembang exoskeleton baru sehingga proses pengerasan dimulai.

6. Ini menghilangkan kebutuhan akan kerangka hidrostatik.

Denah tubuh dapat beragam dalam struktur eksoskeleton, yang berarti bahwa proses evolusi dapat meluas karena struktur pendukung ini. Itu mempermudah hewan untuk beradaptasi dengan lingkungan yang berubah seiring berjalannya waktu, itulah sebabnya struktur ini adalah yang paling sukses yang saat ini diketahui oleh ahli biologi. Banyak hewan paling awal yang kita kenal di planet kita menggunakannya, dan pendekatan ini masih digunakan secara luas di alam hingga saat ini.

Meskipun eksoskeleton kitin cukup berat dan membatasi ukuran hewan, terdapat daya ungkit yang lebih baik untuk menggerakkan otot tungkai bila dibandingkan dengan proses yang digunakan oleh endoskeleton.

7. Eksoskeleton mendorong tingkat keanekaragaman yang tinggi.

Arthropoda adalah kelompok organisme yang paling beragam saat peneliti melihat sebagian besar ekosistem. Studi yang mengamati keanekaragaman hayati Kanada secara khusus menemukan bahwa sejak tahun 1994, terdapat hingga 8.0900 spesies berbeda dalam satu habitat lahan gambut yang sama dengan hutan boreal negara tersebut. Karena kerangka luar menyediakan lebih banyak ruang untuk perkembangan dan evolusi internal, ada kemungkinan kuat bahwa ada ribuan spesies tambahan di luar sana di dunia yang belum kita ketahui.

Arthropoda mencakup beberapa kelas ukuran, ada di beberapa lingkungan, dan memiliki kemampuan penyebaran. Mereka bekerja untuk menjaga struktur tanah dan kesuburan sambil mengatur populasi organisme lain. Dapat dikatakan bahwa makhluk ini adalah komponen terpenting dari ekosistem global.

Daftar kelemahan dari Eksoskeleto:

1. Eksoskeleton tidak meregang atau mengembang.

Eksoskeleton tidak dapat menerima jumlah guncangan yang sama dengan yang dapat ditahan oleh lapisan luar jaringan lunak. Hewan yang mendekati waktu ganti kulit mereka dapat menghadapi konsekuensi yang mengancam jiwa jika dampaknya cukup parah. Jika retakan atau cedera benar-benar terjadi, proses penyembuhannya jauh lebih lambat dengan struktur alami ini. Jika celah berkembang, maka itu mungkin tidak akan pernah sembuh sama sekali.

Masalah ini akhirnya bisa menyebabkan penggumpalan yang mengancam kehidupan hewan tersebut. Satu-satunya cara untuk sembuh total setelah struktur luar ini rusak adalah dengan menggantinya seluruhnya melalui proses molting.

2. Modifikasi khusus diperlukan untuk pengambilan sensorik.

Lapisan luar Eksoskeleton yang tebal membuat hewan sulit untuk memiliki persepsi sensorik jika berada di lingkungan sekitarnya. Ini menciptakan struktur yang terlalu sulit untuk merasakan apa pun kecuali tekanan atau dampak yang signifikan. Masalah ini terkadang dapat membuat makhluk itu berada dalam situasi berbahaya tanpa sepengetahuan mereka karena keadaan berbahaya berada di atas fitur perlindungan mereka.

3. Kadang-kadang dapat mengganggu pernapasan tanpa akomodasi.

Jika seekor hewan mendekati waktu yang seharusnya untuk berganti kulit, maka tekanan yang ditempatkan tubuh mereka pada kerangka luar dapat mengganggu pernapasan mereka. Kerugian ini juga muncul ketika ada tingkat kelembaban yang signifikan di habitat makhluk tersebut. Kecuali proses alami dimulai untuk memperbaiki situasi, mungkin ada masalah kesehatan dengan masalah ini yang cukup bermasalah untuk membahayakan nyawanya.

4. Eksoskeleton memberikan batasan yang signifikan pada pertumbuhan.

Eksoskeleton adalah komponen tubuh penting yang tidak dapat diatur jika hewan tumbuh terlalu besar. Itulah mengapa sebagian besar makhluk yang memiliki ciri pelindung ini biasanya berukuran kecil. Hampir tidak mungkin terjadi gerakan apa pun pada hewan yang lebih besar dengan lapisan pelindung yang adil. Sebagian besar contoh di alam adalah serangga atau kumbang karena mereka tidak mengalami batasan ukuran seperti yang dialami beruang atau harimau dalam keadaan yang sama.

5. Hewan harus membuang item secara berkala jika tidak tumbuh bersama mereka.

Kecuali kerangka luar hewan tumbuh bersamanya, pergantian kulit adalah kerugian yang signifikan dari fitur alami ini. Arthropoda menjadi sangat rentan terhadap predator selama masa pertumbuhan ini karena permukaan baru mulai lunak dan membutuhkan waktu lama untuk mengeras. Sampai ada pemulihan lengkap dari lapisan pelindung luar, hewan hampir tidak memiliki perlindungan sama sekali.

Proses molting sangat berbahaya bagi beberapa hewan sehingga harus tetap berada di lingkungan yang aman dan statis untuk mencegah ancaman yang mengubah kehidupan agar tidak berdampak padanya. Bakteri, tungau, atau spora jamur dapat dengan mudah menembus hewan melalui proses moiling.

6. Mengganti kerangka luar berarti hewan tidak bisa makan.

Tarantula menghadapi tantangan unik selama proses molting. Jika hewan tersebut mencoba makan sebelum exoskeletonnya selesai mengeras, taring dan cakar dapat menjadi bengkok. Itu akan membuat makhluk itu dalam keadaan di mana ia tidak akan bisa makan sama sekali. Eksoskeleton berbasis tulang tidak mengalami masalah ini kecuali saat lahir, meskipun sifat struktur yang mengapur dapat pecah seperti lengan atau tungkai.

Related Posts