Artropody rosną przez linienie: wydzielają nowy egzoszkielet pod starym, zrzucają stary szkielet, nadymają się do większych rozmiarów i czekają, aż nowy szkielet stwardnieje1,2,3. Skorupiaki wodne nadymają się do większych rozmiarów za pomocą wody; jednak, podobnie jak wiele owadów4,5,6,7, krab lądowy G. lateralis nadyma swoje jelito przednie za pomocą gazu8,9. Niedawno wyliniałe kraby pozostają miękkie przez kilka dni, zanim nowy szkielet stwardnieje wystarczająco, by wytrzymać siły skurczu mięśni. Niemniej jednak ani wodne, ani lądowe kraby nie są w tym okresie niezdolne do poruszania się.
Wodny krab błękitny Callinectes sapidus utrzymuje mobilność, przechodząc na szkielet hydrostatyczny10 – szkielet oparty na płynie, który jest powszechny u bezkręgowców o miękkim ciele11. Szkielety hydrostatyczne są tak skonstruowane, że siła skurczu mięśnia jest przenoszona przez zasadniczo nieściśliwy płyn wodny11,12,13. Skurcz mięśnia zwiększa ciśnienie w płynie, powodując deformacje lub usztywnienie wymagane do wsparcia, ruchu i lokomocji.
Zbadaliśmy możliwość, że woda i powietrze używane przez G. lateralis do inflacji mogą zarówno zapewnić formę hydrostatycznego wsparcia szkieletu, pneumo-hydrostat, po wylince. Po pierwsze, jednocześnie zmierzyliśmy ciśnienie wewnątrz chelipedu (pazura) i siłę zgięcia chelipedu. Zaobserwowaliśmy silną korelację między siłą a ciśnieniem u miękkich, świeżo wyliniałych krabów, ale nie u krabów stwardniałych, co jest zgodne z hydrostatycznym podparciem szkieletu po wylince (ryc. 1a).
a, Nagrania wykonane 12 h (bez egzoszkieletu; dwa górne ślady) i 7 d (z nowym egzoszkieletem; dwa dolne ślady) po wylince. Ciśnienie koreluje z siłą u miękkiego, ale nie u twardego kraba. Dla każdej pary śladów, górny pokazuje ciśnienie (Pa, paskal), a dolny siłę (N, niuton). b, Ciśnienie wewnątrz policzka (pazur; czarny ślad) i jelita (szary ślad) miękkiego, świeżo wyliniałego kraba. Skoki ciśnienia w jelitach i ciśnienie wyjściowe korelują z ciśnieniem w policzkach. c, Średnie ciśnienie w policzku (niebieskie słupki) i jelicie (czerwone słupki) przed (ciśnienie początkowe) i po (ciśnienie końcowe) usunięciu powietrza z jelita. Słupki błędów reprezentują błąd standardowy.
Następnie jednocześnie zmierzyliśmy ciśnienie wewnątrz chelipedu i jelita podczas zgięcia chelipedu. (Metody, patrz informacje uzupełniające.) U świeżo wyliniałych krabów, istniała silna korelacja pomiędzy ciśnieniem w policzku i jelicie podczas zgięcia policzka (Ryc. 1b). Średnie ciśnienia wyjściowe nie różniły się istotnie (cheliped: 3,792 paskale (Pa), s.d.=1,029 Pa, n=7; jelito: 2,737 Pa, s.d.=1,329 Pa, n=7; t-test, P=0,12). Średnie maksymalne ciśnienia podczas zgięcia policzkowego również nie różniły się istotnie (cheliped: 808 Pa, s.d.=563 Pa, n=14; gut: 1,088 Pa, s.d.=510 Pa, n=14; t-test, P=0,18). Wyniki te były zgodne z oczekiwaniami, ponieważ ciało kraba nie jest podzielone na komory i dlatego lokalny skurcz mięśni zwiększa ciśnienie hemolimfy w całym ciele. Ponieważ ściana jelita jest elastyczna, powoduje to wzrost ciśnienia również w jelicie.
Wykazaliśmy, że krab lądowy może używać ściśliwego gazu w połączeniu z nieściśliwą cieczą, aby zapewnić wsparcie szkieletowe. Ten gazowo-cieczowy szkielet reprezentuje nową kategorię szkieletu hydrostatycznego. Zależność od gazu przez lądowego stawonoga może być czymś więcej niż tylko adaptacją wynikającą z niskiej dostępności wody: może to być również biomechaniczna adaptacja do większych sił grawitacyjnych związanych z życiem na lądzie.
.