Плакоидная чешуя: строение и функции¶

Плакоидная чешуя — это тип чешуи, характерный для хрящевых рыб (акул, скатов и химер), представляющий собой пластинку с шипом, имеющую структуру, гомологичную зубам позвоночных. Она является древнейшим и наиболее примитивным типом чешуи среди всех рыб, формируясь в дерме и выступая наружу сквозь эпидермис.

¶Строение

Плакоидная чешуя состоит из двух основных частей: базальной пластинки и коронки (шипа). В отличие от чешуи костистых рыб, она не накладывается внахлёст, а располагается отдельно, часто образуя характерную «шагреневую» поверхность кожи.

¶Микроструктура

Структурно плакоидная чешуя повторяет строение зуба и состоит из трёх слоёв:

• Эмальоид (витродентин) — наружный слой, покрывающий коронку. Он обладает высокой твёрдостью (сопоставимой с эмалью зубов млекопитающих) и состоит из минерализованного матрикса на основе гидроксиапатита. Этот слой устойчив к истиранию и химическому воздействию.
• Дентин — средний, основной слой коронки. Образуется клетками одонтобластами, содержит коллагеновые волокна и минеральные вещества. Дентин пронизан канальцами, в которых проходят отростки одонтобластов.
• Пульпа — внутренняя полость, заполненная соединительной тканью с кровеносными капиллярами и нервными окончаниями. Пульпа обеспечивает питание чешуи и её чувствительность.

¶Внешняя морфология

Форма и размер плакоидной чешуи сильно варьируют в зависимости от вида и участка тела. Коронка может быть:

• конической (у большинства акул);
• крючковидной или загнутой назад (у некоторых скатов);
• гребневидной (у молотоголовых акул);
• трёхвершинной (у катранов).

Направление шипов всегда ориентировано к хвосту, что обеспечивает гидродинамический эффект. У некоторых глубоководных видов чешуя может видоизменяться в колючки или светящиеся органы (фотофоры).

¶Функции

Плакоидная чешуя выполняет несколько ключевых функций в жизнедеятельности хрящевых рыб.

¶Гидродинамическая функция

Основное назначение — снижение гидродинамического сопротивления при движении. Шипы чешуи создают микровихревые потоки у поверхности тела, которые уменьшают трение о воду. Этот эффект позволяет акулам развивать высокую скорость при относительно низких энергетических затратах. Принцип строения плакоидной чешуи лёг в основу создания «акульей» гидрофобной плёнки и покрытий для корпусов судов и спортивных костюмов.

¶Защитная функция

Твёрдый эмальоидный слой и плотное расположение чешуй образуют эффективный панцирь, защищающий рыбу от механических повреждений, укусов хищников и паразитов. У некоторых видов (например, у рыбы-пилы) чешуя на голове преобразуется в крупные шипы, выполняющие оборонительную роль.

¶Сенсорная функция

Пульпа плакоидной чешуи содержит чувствительные нервные окончания. Чешуя способна улавливать колебания воды, давление и даже слабые электрические поля, что дополняет работу боковой линии. Это делает кожу акулы высокочувствительным сенсорным органом.

¶Терморегуляционная и метаболическая роль

Плакоидная чешуя участвует в минеральном обмене. При недостатке кальция в крови рыба может частично резорбировать (растворять) базальную пластинку, используя минералы для поддержания гомеостаза.

¶Рост и замена

Плакоидная чешуя не растёт после полного формирования, в отличие от ганоидной или костной чешуи. По мере роста рыбы размер чешуи не увеличивается, а увеличивается их количество и плотность на единицу площади. При повреждении чешуя не восстанавливается, однако на её месте со временем может развиться новая из стволовых клеток дермы. В течение жизни акулы старая чешуя постоянно замещается новой, что обеспечивает обновление защитного покрова.

¶Эволюционное значение

Плакоидная чешуя считается гомологом зубов — считается, что зубы позвоночных произошли в ходе эволюции из видоизменённых плакоидных чешуй, переместившихся в ротовую полость. Ископаемые остатки плакоидной чешуи встречаются в отложениях начиная с ордовика (около 450 млн лет назад), что делает их одним из древнейших свидетельств существования позвоночных.

¶Применение в науке и технике

Изучение плакоидной чешуи используется в:

• Ихтиологии — для идентификации видов и подвидов акул (форма чешуи уникальна для каждого вида);
• Биомиметике — для создания покрытий с низким коэффициентом трения и антибактериальных поверхностей;
• Палеонтологии — для реконструкции образа жизни вымерших рыб и определения условий среды обитания.

Кожа акул, покрытая плакоидной чешуёй, исторически использовалась как абразивный материал (известный как «шагрень») для обработки древесины и металлов.

¶Источники

• Павлов Д. С., Савваитова К. А., Соколов Л. И. «Ихтиология». — М.: Высшая школа, 1986.
• Нельсон Д. С. «Рыбы мировой фауны». — М.: Либроком, 2009.
• Науменко Е. Н. «Сравнительная анатомия позвоночных». — СПб.: Лань, 2018.
• Reif W. E. «Morphogenesis and function of the squamation in sharks» // Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie, 1985.