关于支撑的重要性,我们可以举出下面几项: (1)多细胞生物的软组织、软躯体若没有硬的支撑系统则难以增大体积; (2)支撑系统使躯体内的重要器官在空间上得以合理地配置,并保持相对稳定的空间位置,实现整体的功能谐调; (3)支撑系统使动物的运动器官得以发展,并最终使动物能脱离水环境; (4)支撑系统在植物中的发展使植物能扩大表面积,并向高处获得空间,最终使植物能向陆地发展。 骨骼在进化过程中,其防护功能与支撑功能互相结合,例如无脊椎动物外骨骼既是支撑系统,又是防护系统。脊椎动物骨骼的主要功能是支撑,其防护功能让位于皮肤。 A. 头足类(直角石)的外骨骼:主要功能是防护; B.甲壳动物的几丁质外骨骼:具有防护与支撑双重功能; C.脊椎动物的内骨骼:主要功能是支撑,防护功能由皮肤承担。 从化学组成上看,可以区分出以无机矿物为主要成分的骨骼和以有机质为主要成分的骨骼。多数无脊椎动物的骨骼以碳酸钙(方解石、文石)为主要成分,几丁质外骨骼见于节肢动物等较高等的无脊椎动物。几丁质是一种多糖(氨基多糖)类有机物,节肢动物(甲壳类,昆虫等)的外骨骼主要是由几丁质和矿化(磷酸钙化)的胶原纤维(一种蛋白质)组成。陆地植物的支撑基础是木质素,是多聚的芳香族化合物。从进化出现的顺序看,以碳酸钙、磷酸钙和硅质的无机成分为主的骨骼出现较早,其次是几丁质骨骼,然后是钙化的胶原纤维型骨骼。植物的木质化比较晚些。 绝大多数无脊椎动物的骨骼位于体外,即外骨骼。动物的外骨骼体制既有它的优越性,也有其限制性,外骨骼体制的优越性在于支撑、运动、防护三项功能紧密结合。外骨骼体制的限制性也很突出,例如: (1)防护功能与运动功能之间的矛盾。这在软体动物中表现最为突出。厚重的贝壳影响运动能力,而薄的外壳却又减弱了防护功能。这正像人类的战争武器坦克一样,在装甲厚度与速度之间出现了矛盾。因此在软体动物中可以看到两种极端现象:具有厚重外壳的砗磲(Tridacna)已经丧失运动能力,丢失了外骨骼的乌贼却获得了高速率。 (2)生长的限制。动物的软躯体的生长受到坚硬的外骨骼的限制。于是我们看到昆虫是如何艰难地“蜕皮”的,但腹足类的螺旋形壳和某些环节动物的管状壳并不影响其内的软躯体的生长。 (3)呼吸的限制。节肢动物的外壳骨骼是体表呼吸的障碍,坚硬的外骨骼也不可能进化出像陆地脊椎动物那样的“负压呼吸”系统。昆虫的气管式呼吸系统的效