Artropodele cresc prin mutare: secretă un nou exoschelet sub cel vechi, se desprind de scheletul vechi, se umflă la o dimensiune mai mare și așteaptă ca noul schelet să se întărească1,2,3. Crustaceele acvatice se umflă până la o dimensiune mai mare folosind apa; cu toate acestea, la fel ca multe insecte4,5,6,6,7, crabul de uscat G. lateralis își umflă intestinul anterior cu gaz8,9. Crabii recent mutați rămân moi timp de câteva zile înainte ca noul schelet să se întărească suficient pentru a susține forțele de contracție musculară. Cu toate acestea, nici crabii acvatici, nici crabii terestre nu sunt incapacitați în această perioadă.
Crabul albastru acvatic Callinectes sapidus își menține mobilitatea trecând la un schelet hidrostatic10 – un schelet bazat pe fluide, care este comun la nevertebratele cu corp moale11. Scheletele hidrostatice sunt dispuse astfel încât forța de contracție a mușchilor să fie transmisă de un fluid apos esențial incompresibil11,12,13. Contracția musculară mărește presiunea din fluid, provocând deformările sau rigidizarea necesară pentru susținere, mișcare și locomoție.
Am investigat posibilitatea ca apa și aerul folosite de G. lateralis pentru umflare să poată oferi ambele o formă de susținere hidrostatică a scheletului, un pneumo-hidrostat, după mutare. În primul rând, am măsurat simultan presiunea din interiorul chelipedului (gheară) și forța de flexie a chelipedului. Am observat o corelație puternică între forță și presiune la crabii moi, recent mutați, dar nu și la crabii întăriți, ceea ce corespunde unui sprijin hidrostatic al scheletului după mutare (Fig. 1a).
a, Înregistrări efectuate la 12 ore (fără exoschelet; cele două urme de sus) și la 7 zile (cu exoschelet nou; cele două urme de jos) după mutare. Presiunea se corelează cu forța la crabul moale, dar nu și la cel dur. Pentru fiecare pereche de urme, în partea de sus este indicată presiunea (Pa, pascals), iar în partea de jos este indicată forța (N, newtoni). b, Presiunea în interiorul chelipedului (gheară; urmă neagră) și al intestinului (urmă gri) unui crab moale, proaspăt mutat. Vârfurile de presiune din intestin și presiunea de bază se corelează cu cele din cheliped. Inset, vedere extinsă a urmei casetate. c, Presiunea medie în cheliped (bare albastre) și intestin (bare roșii) înainte (presiune inițială) și după (presiune finală) eliminarea aerului din intestin. Barele de eroare reprezintă eroarea standard.
Apoi am măsurat simultan presiunea din interiorul chelipedului și al intestinului în timpul flexiei chelipedului. (Pentru metode, a se vedea informațiile suplimentare.) La crabii nou mutați, a existat o corelație puternică între presiunea din cheliped și intestin în timpul flexiei chelipedului (Fig. 1b). Presiunile medii de bază nu au fost semnificativ diferite (cheliped: 3.792 pascali (Pa), s.d.=1.029 Pa, n=7; intestin: 2.737 Pa, s.d.=1.329 Pa, n=7; test t, P=0,12). Presiunile maxime medii în timpul flexiei chelipedelor nu au fost nici ele semnificativ diferite (cheliped: 808 Pa, s.d.=563 Pa, n=14; gut: 1.088 Pa, s.d.=510 Pa, n=14; test t, P=0,18). Aceste rezultate au fost conform așteptărilor, deoarece corpul nu este compartimentat și, prin urmare, contracția musculară locală crește presiunea hemolimfei în întregul corp al crabului. Deoarece peretele intestinului este flexibil, acest lucru duce la creșterea presiunii și în intestin.
Am demonstrat că un crab terestru poate folosi un gaz compresibil împreună cu un lichid incompresibil pentru a asigura suportul scheletului. Acest schelet gaz-lichid reprezintă o nouă categorie de schelet hidrostatic. Dependența de gaz de către un artropod terestru poate fi mai mult decât o adaptare rezultată din disponibilitatea scăzută a apei: poate fi, de asemenea, o adaptare biomecanică la forțele gravitaționale mai mari asociate cu viața pe uscat.
.