Стереом

Стереом — твердий мікропористий матеріал, з якого складаються елементи скелету голкошкірих. Являє собою (в першому наближенні) пористий монокристал кальциту з домішкою карбонату магнію. Пори складають велику частину об'єму (до половини і більше) та заповнені живою тканиною (стромою). Типовий діаметр пор — 10-25 мкм; бувають більші та менші[1][2].

Стереом є виключно у голкошкірих. Його наявність у загадкової вимерлої групи Homalozoa стала вирішальним чинником для їх включення до цього типу. Майже нема голкошкірих зі скелетними елементами, збудованими іншим чином (єдиний виняток голотурії родини Molpadiidae, що мають своєрідні гранули з фосфату заліза)[1].

Структура і склад

Стереом є тривимірною ґраткою. Її перекладини називаються трабекулами. Незважаючи на те, що стереом є монокристалічним утворенням, на поверхні його перекладин відсутні кристалічні грані: всі поверхні скруглені.

Стереом буває різний у різних таксонах голкошкірих, у різних скелетних елементах, а також в межах одного елементу. Його вигляд залежить від того, якою тканиною він заповнений і яка приєднується до його зовні. Варіюють такі ознаки стереому, як спосіб укладання перекладин, їх довжина (відповідно, і діаметр пор) та товщина. Перекладини можуть бути укладені більш чи менш регулярно — від хаотичного переплетення до правильної сітки з неперервним рядом проміжних варіантів. Найбільше різноманіття архітектури стереому спостерігається у морських їжаків та офіур.

Більш детальні дослідження показують, що бувають відхилення від монокристалічності стереому (особливо виражені в поверхневих шарах різних скелетних елементів, а також у зубах морських їжаків): сусідні кристали можуть бути розділені субмікроскопічним органічним прошарком, а їх відповідні осі симетрії можуть бути не зовсім паралельними[3]. Вміст органічних речовин у стереомі досягає 0,1—0,2 % за масою. Таким чином, ймовірно, він є композиційним матеріалом. Відомо, що його механічні властивості суттєво відрізняються від властивостей неорганічного кальциту (наприклад, модуль Юнга може бути менший у кілька разів).

Вміст карбонату магнію в стереомі — як правило, 8—15 %; у зубах морських їжаків — до 40 %. Є дані про те, що твердість стереому зростає зі збільшенням вмісту MgCO3[1].

Утворення і функції

Стереом секретується спеціальними клітинами — склероцитами, що об'єднуються в синцитій. Кальцит може відкладатися як всередину нього, так і назовні. Формування стереому починається з окремих голок — спікул, що потім з'єднуються таким чином, що кристалічна ґратка однієї стає продовженням іншої. У деяких видів описано і резорбцію (руйнування) стереому, що за потреби здійснюється спеціальними клітинами[1].

Губчаста структура скелетних елементів має таку перевагу, як перешкоджання поширенню тріщин[2].

Є дані, що у деяких мілководних офіур, що вирізняються своєю чутливістю до освітленості та її змін (зокрема, Ophiocoma wendtii), стереом скелетних платівок рук може працювати як масив мікролінз, що фокусують світло на світлочутливі клітини[4].

У палеонтології

Найдавніші знахідки стереому, як і взагалі безсумнівні рештки голкошкірих, відносяться до нижнього кембрію[1][5]. Нерідко він добре зберігається: навіть на кембрійських зразках видно тривимірну мікроструктуру. Її залежність від типу тканини, що заповнює стереом або контактує з ним, допомагає реконструювати анатомію древніх голкошкірих (наприклад, можна впізнати місця прикріплення м'язів).

Оскільки скелетні елементи голкошкірих є монокристалами, вони за певних умов здатні до епітаксіального росту після загибелі тварини. Припускається, що епітаксіальні нарости на них є свідченням понижених температур у відповідні часи[1][6].

Монокристалічна структура стереому ускладнює очищення викопних голкошкірих від породи: їхні черепашки та інші скелетні утворення схильні розколюватись за кристалографічними площинами (які завжди йдуть під кутом до поверхні) і розпадаються від вібрації та тиску. Крім того, вони часто м'якші за навколишню породу[7].

Джерела

  1. Smith, A. B. 1990. Biomineralization in echinoderms. In Carter, J. G. (ed.) Skeletal biomineralization: patterns, processes, and evolutionary trends. Van Nostrand Reinhold, New York. Pp. 413—443, Volume 1; pp. 69-71, pls 170—175, Volume 2. PDF Vol 1 (6.8Mb); PDF Vol 2 — plates (1.7 Mb)
  2. Smith, A. B. & Kroh, A. (editor) (2011). The Echinoid Directory. World Wide Web electronic publication (англійською). Архів оригіналу за 23 липня 2013. Процитовано 22 серпня 2012.
  3. Nissen, Hans-Ude (1969). Crystal Orientation and Plate Structure in Echinoid Skeletal Units. Science, New Series 166: 1150–1152. doi:10.1126/science.166.3909.1150.
  4. Aizenberg, Joanna; Hendler, Gordon (2004). Designing efficient microlens arrays: lessons from Nature. Journal of Materials Chemistry 14: 2066–2072. doi:10.1039/B402558J.
  5. Peterson, Kevin J.; Cotton, James A.; Gehling, James G.; Pisani, Davide (2008). The Ediacaran emergence of bilaterians: congruence between the genetic and the geological fossil records. Philosophical Transactions of the Royal Society B 363: 1435–1443. doi:10.1098/rstb.2007.2233.
  6. Knoerich, Andrea C.; Mutti, Maria (2006). Epitaxial calcite cements in Earth history: a cooler-water phenomenon during aragonite-sea times?. Geological Society, London, Special Publications 255: 323–335. doi:10.1144/GSL.SP.2006.255.01.19.
  7. Hawkins H. L. (1926). Preparation of Fossil Echinoderms. Report of the British Association for the Advancement of Science (report of the 94th meeting): 349.

Посилання

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.