Écaille de poisson - Fish scale


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Cycloïdes couvrent ces poissons téléostéens ( rohu )

La peau de la plupart des poissons est recouvert d' écailles , qui, dans de nombreux cas, sont des réflecteurs animaux ou produisent la coloration des animaux . Échelles varient énormément en taille, la forme, la structure et l' étendue, allant de plaques de blindage solides et rigides dans les poissons tels que shrimpfishes et boxfishes , à microscopique ou absent chez les poissons , tels que les anguilles et baudroies . La morphologie d'une échelle peut être utilisée pour identifier les espèces de poissons dont elle provient.

Poissons cartilagineux ( requins et raies ) sont recouverts d'écailles placoïdes. La plupart des poissons osseux sont couverts avec les écailles cycloïdes de saumon et la carpe , ou les écailles cténoïdes de la perche , ou les échelles ganoïdes de esturgeons et orphies . Certaines espèces sont couvertes par la place écussons , et d' autres ont sans revêtement extérieur sur la peau.

Écailles de poisson font partie du poisson système tégumentaire , et sont fabriqués à partir de la mésoderme couche du derme , ce qui les distingue des écailles des reptiles . Les mêmes gènes impliqués dans la dent et le développement des cheveux chez les mammifères sont également impliqués dans le développement à grande échelle. Les écailles placoïdes de poissons cartilagineux sont également appelées denticules dermiques et sont structurellement homologues avec des dents des vertébrés. Il a été suggéré que les écailles des poissons osseux sont semblables dans leur structure aux dents, mais ils proviennent probablement de tissus différents. La plupart des poissons sont également recouverts d'une couche protectrice de mucus (boue).

échelles placoïdes

Poissons cartilagineux, comme ce requin tigre , ont des écailles (placoïdes de denticules dermiques)
échelles placoïdes comme vu à travers un microscope électronique. Aussi appelé denticules dermiques, ce sont structurellement homologues avec des dents des vertébrés.

Échelles placoïdes se trouvent dans les poissons cartilagineux : requins , raies et chimères . Ils sont aussi appelés denticules dermiques . Échelles placoïdes sont structurellement homologue avec vertébré dents ( « denticle » se traduit par « petite dent »), comportant une centrale cavité de la pulpe fournie avec les vaisseaux sanguins , entouré par une couche conique de dentine , tous se trouve au sommet d'une plaque de base rectangulaire qui repose sur le derme . La couche la plus externe est composé de vitrodentine , une grande partie inorganique émail -comme substance. Échelles placoïdes ne peuvent pas croître en taille, mais plus échelles sont ajoutés comme les poissons augmente en taille.

Échelles similaires peuvent également être trouvés sous la tête du hareng denticules . Le montant de la couverture à grande échelle est beaucoup moins dans les rayons et les chimères.

Peau de requin

La peau des requins est presque entièrement couvert par de petites écailles placoïdes. Les échelles sont pris en charge par des épines, qui se sentent rugueux lorsqu'elle est frottée dans une direction vers l' arrière, mais quand aplati par le mouvement vers l' avant de l' eau, créent de petits tourbillons qui réduisent hydrodynamique traînée et réduisent la turbulence , ce qui rend la natation à la fois plus efficace et plus silencieux, comparé à celle des poissons osseux. Il sert également un rôle dans antisalissure en montrant l' effet de lotus.

A la différence des poissons osseux, des requins ont un complexe dermique corset en flexibles collagènes fibres disposées en hélice réseau entourant son corps. Le corset fonctionne comme un squelette externe, fournissant l' attachement pour leurs muscles de natation et donc l'économie d' énergie. En fonction de la position de ces échelles placoïdes sur le corps, ils peuvent être flexibles et peuvent être érigés passivement, leur permettant de changer leur angle d'attaque. Ces échelles ont aussi des petites nervures qui sont orientées dans la direction d'écoulement, ces petites nervures réduisent la force de frottement agissant sur la peau de requin en poussant le vortex plus loin de la surface de la peau, empêchant tout écoulement contre-courant à grande vitesse.

Morphology échelle

L'anatomie générale des échelles varie, mais chacun d'entre eux peut être divisé en trois parties: -la couronne, le cou et la base. La malléabilité échelle est liée à la taille de la base de l'échelle. Les échelles avec une plus grande flexibilité ont une base plus petite et donc, sont fixés de manière moins rigide à la laxum strate.  Sur la couronne des requins rapide natation il y a une série de petites nervures ou arêtes parallèles qui courent d'une antérieure à la direction postérieure. Ces petites nervures jouent un rôle majeur et hydrodynamique ont montré pour réduire la traînée jusqu'à 9% en éprouvettes biomimétiques. L'espacement entre ces petites nervures et leur hauteur a été l'objet de nombreuses expériences et a été un sujet de recherche. Cet espacement et la hauteur est constante dans les requins de natation rapide

Réduction de la traînée

Les petites nervures empêchent la translation transversale des flux de tourbillons par fractions dans la sous-couche visqueuse. Le mécanisme est complexe et pas encore pleinement compris. Fondamentalement, les petites nervures inhibent la formation de tourbillons à proximité de la surface parce que le vortex ne peut pas tenir dans les vallées formées par les petites nervures. Cela pousse le vortex plus haut de la surface, interagir uniquement avec les conseils de Riblet, ne provoquant aucun flux de haute veloctiy dans les vallées. Étant donné que ce haut débit de vitesse interagit maintenant seulement avec le riblet pointe, qui est une zone de très petite surface, le transfert de l'élan qui fait glisser est maintenant beaucoup plus faible qu'auparavant, ce qui réduit efficacement la traînée. En outre, ce qui réduit les fluctuations de vitesse interflots, ce qui facilite le transfert de mouvement aussi.

L' état brut, du papier de verre texture de la peau -comme de requins et de raies, couplé à sa ténacité, a conduit à être évalué comme une source de Rawhide cuir , appelé galuchat . L' une des nombreuses applications historiques de galuchat de requin était à faire des poignées pour épées . La texture rugueuse de la peau est également utilisé dans la cuisine japonaise pour faire râpes appelé oroshiki , en attachant des morceaux de peau de requin aux planches de bois. La petite taille des écailles grilles la nourriture très finement.

application technique

Il existe de nombreux exemples de matériaux biomimétiques et des surfaces à base de la structure des organismes aquatiques, y compris les requins. Ces applications ont l' intention de permettre un mouvement plus efficace à travers milieux fluides tels que l' air, l' eau et l' huile.

Les surfaces qui imitent la peau des requins ont également été utilisés pour maintenir les micro - organismes et d' algues de revêtement des coques de sous - marins et des navires. Une variété est cotée comme « Sharklet ».

Beaucoup de nouvelles méthodes pour reproduire la peau Sark impliquent l'utilisation de polydimethylsiloxane (PDMS) pour créer un moule. Habituellement , le procédé consiste à prendre un morceau plat de peau de requin, couvrant avec les PDMS pour former un moule de coulée et PDMS dans ce nouveau moule pour obtenir une réplique de la peau de requin. Cette méthode a été utilisée pour créer une surface biomimétique qui a superhydrophobes propriétés, exhibitng l' effet Lotus . Une étude a révélé que ces surfaces biomimétique réduit la traînée jusqu'à 9%, tandis que le mouvement avec réduction de la traînée atteint 12,3% battement.

échelles Leptoid

Échelles Leptoid se trouvent sur les poissons osseux d'ordre supérieur, les téléostéens (plus dérivé clade des poissons à nageoires rayonnées). Comme les poissons grandissent, les échelles sont ajoutées en couches concentriques. Les écailles sont disposées de manière à se chevaucher dans une configuration tête-à-queue, comme des tuiles de toit, ce qui permet un écoulement lisse de l' eau sur le corps et réduisant ainsi la traînée . Échelles Leptoid se présentent sous deux formes: cycloïde et cténoïdes.

cycloïdes

Cycloïdes échelles (circulaire)
L'échelle cycloïde de la carpe présente un bord extérieur lisse
Ce Poropuntius huguenini est semblable à la carpe poisson aux écailles cycloïdes circulaires qui sont lisses au toucher

Cycloïde échelles (circulaires) présentent une texture lisse et sont uniformes, avec un bord extérieur lisse ou marge. Ils sont les plus courantes sur les poissons avec des rayons mous des nageoires, tels que le saumon et la carpe .

échelles cycloïdes (circulaire) se trouvent généralement sur les poissons ou comme le saumon, comme la carpe

échelles cténoïdes

Cténoïdes échelles (dentées)
L'échelle ctenoid d'une perche comporte un bord extérieur denté (en haut de l' image)
Ce dottyback est semblable à la perche poisson aux écailles cténoïdes dents qui sont rugueuses au toucher
Trois échelles cténoïdes de divers endroits d'une perche ont été colorées. Une variation significative peut être observée entre la médiane (médiane du poisson), dorsal ( en haut), et caudale échelles (extrémité de queue). Le ctentii de chacune des échelles est marquée.

Cténoïdes échelles (dents) sont comme des écailles cycloïdes, avec de petites dents le long de leurs bords extérieurs. Ils se trouvent généralement sur les poissons avec les rayons des nageoires épineux, tels que les ressemblant à perche poissons. Les échelles ont une texture rugueuse avec un bord extérieur ou postérieur à dents avec des dents minuscules appelées ctenii . Ces échelles ne contiennent presque pas d' os, étant constitué d'une couche superficielle contenant hydroxyapatite et du carbonate de calcium et une couche plus profonde composée principalement de collagène . L'émail des autres types d'échelle est réduite à arêtes superficielles et ctenii.

écailles cténoïdes (dentées) se trouvent généralement sur les poissons comme la perche

Écailles cténoïdes, semblables à d' autres structures épidermiques, proviennent de placodes et la différenciation cellulaire distinctive qui les rend exclusive d'autres structures qui découlent de l' tégument . Le développement commence près de la nageoire caudale , le long de la ligne latérale du poisson. Le processus de développement commence par une accumulation de fibroblastes entre l' épiderme et le derme . Fibrilles de collagène commencent à s'organiser dans la couche dermique, ce qui conduit à l'initiation de la minéralisation . La circonférence de la balance se développe en premier, suivi par l' épaisseur lorsque les couches se chevauchant minéralisent ensemble.

échelles cténoïdes peuvent être subdivisées en trois types:

  • Crénelées échelles, où les ours creux et projections de la marge de l'échelle.
  • Spinoid échelles, où l'échelle supporte des épines qui sont continues à l'échelle elle - même.
  • Les vrais cténoïdes échelles, où les épines sur l'échelle sont des structures distinctes.

Les deux cycloïdes et cténoïdes se chevauchent, ce qui les rend plus souples que les échelles cosmoid et ganoïdes. Contrairement à des échelles ganoïdes, ils grossissent par des ajouts à la marge. Les échelles de certaines espèces présentent des bandes de croissance saisonnière inégale appelé annuli (singulier anneau ). Ces bandes peuvent être utilisées pour l' âge du poisson . La plupart des poissons à nageoires rayonnées ont des écailles cténoïdes. Certaines espèces de poissons plats ont des écailles cténoïdes sur le côté et les yeux cycloïdes sur le côté aveugle, alors que d' autres espèces ont des écailles cténoïdes chez les mâles et les écailles cycloïdes chez les femmes.

échelles ganoïdes

Le GAR longnose a des écailles ganoïdes diamant forme

Échelles ganoïdes se trouvent dans les esturgeons , spatules , orphies , bowfin et bichirs . Ils proviennent de balances cosmoid, avec une couche de dentine à la place de cosmine, et une couche de sel d'os inorganique appelé ganoine en place de vitrodentine. La plupart sont en forme de diamant et reliés par des joints à cheville et prise. Ils sont généralement épais et ont une quantité minimale de chevauchement par rapport à d' autres échelles. Dans esturgeons, les écailles sont fortement agrandies dans des plaques de blindage le long des côtés et à l' arrière, tandis que dans les Bowfin les échelles sont considérablement réduits en épaisseur pour ressembler à écailles cycloïdes (voir ci - dessus).

ganoid scales.png Échelles ganoïdes des poissons carbonifère, Amblypterus striatus . (a) représente la surface extérieure de quatre des échelles, et (b) représente la surface interne de deux des échelles. Chacune des échelles rhomboïdaux ganoïdes de Amblypterus comporte une nervure sur la surface interne qui est produite à une extrémité dans un tenon en saillie qui se loge dans une encoche dans l'autre échelle, semblable à la manière dont les carreaux sont indexés ensemble sur le toit d'un maison.

échelles Elasmoid

Poissons à nageoires charnues , comme celui - ci conservé coelacanthe , ont des écailles elasmoid

Échelles Elasmoid sont minces, imbriquées échelles constituées d'une couche d'os lamellaire dense, appelé isopedine, au- dessus duquel se trouve une couche de tubercules généralement composées d'os, comme dans Eusthenopteron . La couche de dentine qui était présente dans les premiers sarcoptérygiens est généralement réduite, comme dans l'existant coelacanth ou totalement absente, comme dans existant lungfish et dans le Dévonien Eusthenopteron . Échelles Elasmoid sont apparus plusieurs fois au cours de l' évolution des poissons. Ils sont présents dans certains poissons aux nageoires pédonculées : coelacanthes , tous existant et quelques éteints lungfishes , certains tetrapodomorphs comme Eusthenopteron , amiids et téléostéens, dont les écailles cycloïdes et cténoïdes représentent les moins échelles elasmoid minéralisées.

échelles cosmoid

Échelles cosmoid se trouvent dans plusieurs anciens poissons à nageoires lobe- , dont quelques - uns des premiers lungfishes , et étaient probablement issus d'une fusion des échelles placoïdes. Ils sont composés d'une couche dense, lamellaire os appelée isopedine , au- dessus qui est une couche d'os spongieux fourni avec les vaisseaux sanguins. Les couches osseuses sont recouvertes d'une couche de dentine complexe appelé cosmine et un revêtement externe superficielle de vitrodentine. Échelles cosmoid augmentation de la taille grâce à la croissance de la couche d'os lamellaire.

écussons

Un scute est un autre type d'échelle, moins commune. Scute vient du latin pour le bouclier , et peut prendre la forme de:

  • une plaque osseuse en forme de bouclier externe, ou
  • une échelle modifiée, épaissie qui est souvent carénée ou épineux, ou
  • une saillie, modifié (rugueux et fortement striée) échelle, généralement associé à la ligne latérale, ou sur le pédoncule caudal formant quille caudale, ou le long du profil ventral.

Certains poissons, comme pineconefish , sont totalement ou partiellement couverts dans écussons. Rivière Harengs et polynemidae ont une rangée abdominale écussons, qui sont des échelles avec reliefs, pointus qui sont utilisés pour la protection. Certaines prises ont une rangée d'écailles qui suit la ligne latérale de chaque côté.

échelles thélodontes

De gauche à droite: denticules de Paralogania , (?) Shielia Taiti , Lanarkia horrida

Les écailles osseuses de thélodontes , la forme la plus abondante de poissons fossiles , sont bien compris. Les échelles ont été formés et versé tout au long de la durée de vie des organismes, et séparés rapidement après leur mort.

Os, un tissu qui est à la fois résistant aux dommages mécaniques et relativement sujettes à fossilisation, conserve souvent les détails internes, ce qui permet à l' histologie à étudier en détail et la croissance des échelles. Les écailles comprennent une « couronne » de non-croissance composée de dentine , avec un parfois décoré enameloid surface supérieure et une base de aspidine. Sa base est de plus en plus en os acellulaire, qui parfois développé des structures d' ancrage pour le fixer sur le côté du poisson. Au - delà, il semble y avoir cinq types de croissance osseuse, ce qui peut représenter cinq regroupements naturels dans les thélodontes-ou un spectre compris entre les éléments d'extrémité méta- (ou ortho-) tissus dentinaires et mesodentine. Chacun des cinq morphes à l'échelle semble ressembler aux échelles de groupes plus dérivés de poissons, ce qui suggère que les groupes thélodontes peuvent avoir été des groupes souches pour réussir clades de poissons.

Cependant, l'utilisation seule morphologie à grande échelle pour distinguer les espèces a quelques pièges. Au sein de chaque organisme, une forme d'échelle varie énormément selon la région du corps, avec des formes intermédiaires qui apparaissent entre différentes zones et pour aggraver les choses, la morphologie de l'échelle peut même ne pas être constant dans une zone. Pour compliquer les choses plus loin, morphologies échelle ne sont pas uniques à des taxons, et peuvent être impossibles à distinguer sur la même zone de deux espèces différentes.

La morphologie et l' histologie thélodontes fournit l'outil principal pour quantifier la diversité et la distinction entre les espèces, même si en fin de compte en utilisant ces convergentes traits est sujette à des erreurs. Néanmoins, un cadre comprenant trois groupes a été proposé en fonction de la morphologie à grande échelle et histologie. Les comparaisons avec les espèces de requins modernes ont montré que les échelles thélodontes étaient fonctionnellement similaires à ceux des poissons cartilagineux moderne, et a également permis une comparaison approfondie entre les niches écologiques.

Modifications

Les écailles cycloïdes d'un gardon commun . La série d'écailles de la ligne latérale est visible dans la moitié inférieure de l'image.

Différents groupes de poissons ont évolué un certain nombre d'échelles modifiées pour servir diverses fonctions.

De nombreux groupes de poissons osseux, y compris Pipefishes et hippocampes , plusieurs familles de poissons - chats , épinoches , et les braconniers , ont développé des plaques osseuses externes, ressemblant à une structure écailles placoïdes, comme une armure de protection. Dans les boxfishes , les plaques sont tous fusionnés ensemble pour former une coque rigide enfermant l'ensemble du corps. Pourtant , ces plaques osseuses ne sont pas écailles modifiées, mais la peau qui a été ossifiée.

Cetonurus crassiceps scales.jpg Cetonurus crassiceps2.jpg
La taille des dents sur des échelles cténoïdes peut varier avec la position, ces échelles de la rattail Cetonurus crassiceps spectacle
PSM V35 D070 échelle de eel.jpg Anguilla japonica 1856.jpg
Eels semblent scaleless, mais certaines espèces sont couvertes d'écailles cycloïdes lisses minuscules

Voir également

Références

Pour en savoir plus

  • Helfman, GS, BB Collette et DE Facey (1997). La diversité des poissons . Blackwell Science. pp. 33-36. ISBN  978-0-86542-256-8 .

Liens externes

  • Aspects hydrodynamiques des échelles de requins [1]
  • Écailles de poisson et de manipulation de flux [2]