โครงกระดูกไฮโดรสแตติกหรือโครงกระดูกไฮโดร เป็น โครงกระดูกชนิดหนึ่งที่ได้รับการสนับสนุนจากแรงดันของของเหลวไฮโดรสแตติก หรือของเหลว^{[ 1 ]}ซึ่งพบได้ทั่วไปในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่มีลำตัวอ่อนนุ่มซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า " หนอน " แม้ว่าสิ่งมีชีวิตที่ก้าวหน้ากว่าจะถือว่าเป็นไฮโดรสแตติกได้ แต่บางครั้งก็เรียกพวกมันว่าไฮโดรสแตติกเนื่องจากมีอวัยวะ ไฮโดรสแตติก แทนที่จะเป็นโครงกระดูก ไฮโดรสแตติก ซึ่งทั้งสองอาจมีคุณสมบัติเหมือนกันแต่ไม่เหมือนกัน^{[ 1 ]} เนื่องจากคำนำหน้าไฮโดร-หมายถึง "น้ำ" การเป็นไฮโดรสแตติกจึงหมายถึงการเต็มไปด้วยของเหลว^{[ 2 ]}

โครงสร้างโครงกระดูกไฮโดรสเกเลตันมีความสามารถในการส่งผลต่อรูปร่างและการเคลื่อนไหว และประกอบด้วยหน่วยกลไกสองหน่วย ได้แก่ ชั้น กล้ามเนื้อและผนังลำตัว ชั้นกล้ามเนื้อมีทั้งแบบตามยาวและแบบวงกลม และเป็นส่วนหนึ่งของช่องว่างภายในที่เต็มไปด้วยของเหลว การหดตัวของกล้ามเนื้อวงกลมทำให้ร่างกายของสิ่งมีชีวิตยาวขึ้น ในขณะที่การหดตัวของกล้ามเนื้อตามยาวทำให้ร่างกายของสิ่งมีชีวิตสั้นลง ของเหลวภายในสิ่งมีชีวิตมีความเข้มข้นสม่ำเสมอ ดังนั้นแรงของกล้ามเนื้อจึงกระจายไปทั่วทั้งสิ่งมีชีวิต และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างสามารถคงอยู่ได้^{[ 2 ]}ปัจจัยโครงสร้างเหล่านี้ยังคงมีอยู่ในอวัยวะไฮโดรสแตติกด้วย

โครงสร้างโครงกระดูกไฮโดรสแตติกที่ไม่เป็นเกลียวเป็นพื้นฐานการทำงานของอวัยวะเพศชายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 3 ]}ซึ่งเติมเลือดเข้าไป ใน คอร์ปัสคาเวอร์โนซาเพื่อรักษาความแข็งตัวทางกายภาพระหว่างการร่วมเพศโครงสร้างโครงกระดูกไฮโดรสแตติกที่เสริมแรงด้วยเกลียวเป็นลักษณะเฉพาะของโครงสร้างที่ยืดหยุ่นได้ เช่น ในสัตว์ที่มีร่างกายอ่อนนุ่ม^{[ 2 ]}

โครงกระดูกไฮโดรสแตติกโดยทั่วไปจะจัดเรียงเป็นรูปทรงกระบอก โครงกระดูกไฮโดรสแตติกสามารถควบคุมได้ด้วยกล้ามเนื้อหลายประเภท ความยาวสามารถปรับได้ด้วยเส้นใยกล้ามเนื้อตามยาวที่ขนานกับแกนตามยาว เส้นใยกล้ามเนื้ออาจพบได้ในแผ่นต่อเนื่องหรือเป็นมัดแยก และเส้นผ่านศูนย์กลางสามารถควบคุมได้ด้วยกล้ามเนื้อสามประเภท ได้แก่ กล้ามเนื้อวงกลม กล้ามเนื้อรัศมี และกล้ามเนื้อตามขวาง^{[ 2 ]}กล้ามเนื้อวงกลมจะพันรอบเส้นรอบวงของทรงกระบอก กล้ามเนื้อรัศมีจะยื่นออกมาจากศูนย์กลางของทรงกระบอกไปยังพื้นผิว และกล้ามเนื้อตามขวางจะเรียงตัวเป็นแผ่นขนานและตั้งฉากตัดผ่านเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกระบอก^{[ 2 ]}

ภายในทรงกระบอกมีของเหลวอยู่ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นน้ำ ของเหลวจะต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาตร การหดตัวของกล้ามเนื้อวงกลม กล้ามเนื้อแนวรัศมี หรือกล้ามเนื้อแนวขวาง จะเพิ่มความดันภายในทรงกระบอก และส่งผลให้ความยาวเพิ่มขึ้น การหดตัวของกล้ามเนื้อตามยาวสามารถทำให้ทรงกระบอกสั้นลงได้^{[ 2 ]}

การเปลี่ยนแปลงรูปร่างถูกจำกัดโดยเส้นใยเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน เส้นใยเกี่ยวพันซึ่งมักเป็นคอลลาเจนจะเรียงตัวเป็นรูปทรงเกลียวภายในผนังของโครงกระดูกไฮโดรสแตติก รูปทรงเกลียวที่เกิดจากเส้นใยเหล่านี้ทำให้โครงกระดูกสามารถยืดและหดได้ ในขณะที่ยังคงความแข็งแรงเพื่อป้องกันการบิด เมื่อรูปร่างของทรงกระบอกเปลี่ยนไป ระยะห่างของเกลียวก็จะเปลี่ยนไป มุมที่สัมพันธ์กับแกนยาวจะลดลงในระหว่างการยืดตัวและเพิ่มขึ้นในระหว่างการหดตัว^{[ 2 ]}

สิ่งมีชีวิตที่มีโครงกระดูกไฮโดรสแตติกมีทั้งข้อดีและข้อเสีย รูปร่างที่ลื่นไหลทำให้พวกมันเคลื่อนที่ไปมาได้ง่ายขณะว่ายน้ำและขุดดิน พวกมันสามารถลอดผ่านทางเดินที่มีรูปร่างแปลกๆ และซ่อนตัวจากผู้ล่าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น พวกมันสามารถสร้างแรงเมื่อบีบตัวผ่านหินและสร้างท่าทาง "งัดเปิด" ได้ พวกมันมีส่วนประกอบที่เบาและยืดหยุ่นซึ่งช่วยให้เคลื่อนไหวได้โดยใช้มวลกล้ามเนื้อเพียงเล็กน้อย^{[ 4 ​​]}

สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ยังสามารถรักษาตัวเองได้เร็วกว่าสิ่งมีชีวิตที่มีโครงกระดูกแข็ง การรักษาในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม หากจำเป็นต้องเติมช่องว่าง “ของเหลว” สามารถเติมได้ง่ายหากเป็นน้ำหรือเลือด หากของเหลวเป็นของเหลวประเภทอื่น อาจใช้เวลานานกว่า แต่ก็ยังเร็วกว่าการรักษากระดูกไส้เดือนดิน ทั่วไป ยังสามารถงอกส่วนที่เสียหายของร่างกายขึ้นใหม่ได้^{[ 4 ]}

สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีทางเดินการไหลเวียนและการหายใจที่ค่อนข้างเรียบง่าย นอกจากนี้ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ยังมีเบาะรองรับเพื่อป้องกันอวัยวะภายในจากแรงกระแทก อย่างไรก็ตาม เบาะรองรับนี้ไม่สามารถปกป้องอวัยวะภายในจากความเสียหายภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 4 ]}

เนื่องจากโครงกระดูกไฮโดรสแตติกมีความสามารถในการยึดเกาะแขนขาอย่างจำกัด สิ่งมีชีวิตจึงค่อนข้างเรียบง่ายและไม่มีความสามารถในการจับหรือยึดเกาะสิ่งต่างๆ มากนัก สิ่งมีชีวิตที่มีโครงกระดูกไฮโดรสแตติกที่สมบูรณ์จำเป็นต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ช่วยให้พวกมันสามารถเติมของเหลวที่จำเป็นต่อการอยู่รอดได้ นี่คือเหตุผลที่โครงกระดูกไฮโดรสแตติกพบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิตในทะเล พวกมันสามารถเข้าถึงองค์ประกอบที่จำเป็นต่อการอยู่รอดได้เป็นจำนวนมาก สิ่งมีชีวิตบนบกที่มีโครงกระดูกไฮโดรสแตติกโดยทั่วไปจะขาดความแข็งแรงเนื่องจากพวกมันไม่ได้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลว หากพวกมันขยายร่างกายมากเกินไป มันก็จะยุบตัวลงภายใต้น้ำหนักของตัวเอง^{[ 4 ]}

โครงกระดูกไฮโดรสแตติกพบได้ทั่วไปในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไปคือไส้เดือนดินนอกจากนี้ ลักษณะไฮโดรสแตติกยังพบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิตในทะเล เช่นแมงกะพรุนและดอกไม้ทะเลไส้เดือนดินมีวงแหวนกล้ามเนื้อที่เต็มไปด้วยของเหลว ทำให้ร่างกายทั้งหมดเป็นไฮโดรสแตติก ดอกไม้ทะเลมีหัวไฮโดรสแตติก โดยมีแขนแผ่ออกไปรอบปาก โครงสร้างนี้มีประโยชน์ในการหาอาหารและการเคลื่อนที่^{[ 5 ]}

ตัวอย่างของDeuterostome ที่เรียบง่าย ซึ่งมีโครงกระดูกไฮโดรสแตติกคือEnteropneustaซึ่งมีชื่อสามัญว่าหนอนลูกโอ๊ก สิ่งมีชีวิตนี้จัดอยู่ในกลุ่มHemichordateและเป็นหนอนทะเลที่ใช้โครงกระดูกไฮโดรสแตติกในการขุดอุโมงค์และยึดตัวเองไว้กับพื้น ซึ่งสามารถใช้ในการเคลื่อนที่ได้ แต่ยังช่วยในการป้องกันสิ่งมีชีวิตจากแรงภายนอกได้ด้วย เนื่องจากหนอนสามารถพยายาม "ซ่อน" ตัวเองไว้ภายในพื้นมหาสมุทรได้^{[ 5 ]}

อวัยวะเพศ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นอวัยวะไฮโดรสแตติก ของเหลวไฮโดรสแตติก ในกรณีนี้คือเลือด จะเติมเต็มอวัยวะเพศในระหว่างการแข็งตัวต่างจากโครงกระดูกไฮโดรสแตติกของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิด ซึ่งใช้การงอตัวของสัตว์เพื่อการเคลื่อนที่ อวัยวะเพศต้องต้านทานการงอและการเปลี่ยนแปลงรูปร่างในระหว่างการมีเพศสัมพันธ์แทนที่จะเป็นเส้นใยเกี่ยวพันที่เรียงตัวเป็นรูปเกลียว อวัยวะเพศจะมีชั้นที่เรียกว่าคอร์ปัสคาเวอร์โนซัมคอร์ปัสคาเวอร์โนซัมประกอบด้วยเส้นใยเกี่ยวพันที่เรียงตัวทั้งขนานและตั้งฉากกับแกนตามยาว เส้นใยเหล่านี้จะยังคงพับอยู่เมื่ออวัยวะเพศอ่อนตัว แต่จะคลี่ออกเมื่ออวัยวะเพศเต็มไปด้วยเลือดในระหว่างการแข็งตัว ซึ่งทำให้อวัยวะเพศสามารถต้านทานการงอได้ อวัยวะเพศของเต่ามีโครงสร้างคล้ายกัน แม้ว่าจะวิวัฒนาการแยกจากกันก็ตาม^{[ 5 ]}

กิ้งก่ามีโครงกระดูกไฮโดรสแตติกที่ใช้ทั้งในการรักษาสมดุลของร่างกายและสร้างแรงเพิ่มเติมระหว่างการขุดดิน^{[ 6 ]}สัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ บางครั้งก็ใช้โครงกระดูกไฮโดรสแตติกในรูปแบบที่เรียกว่าไฮโดรสแตติกกล้ามเนื้อ^{[ 2 ]}ไฮโดรสแตติกกล้ามเนื้อไม่มีช่องว่างที่เต็มไปด้วยของเหลว โครงสร้างเหล่านี้สร้างขึ้นจากเส้นใยกล้ามเนื้อและเส้นใยเกี่ยวพันที่อัดแน่นอยู่ในโครงสร้าง 3 มิติ ในหลายกรณี ไฮโดรสแตติกกล้ามเนื้อสามารถควบคุมได้ในทั้งสามมิติ ทำให้สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำมากขึ้นเมื่อเทียบกับโครงกระดูกไฮโดรสแตติกทั่วไป ในขณะที่ในโครงกระดูกไฮโดรสแตติกทั่วไป การเคลื่อนไหวเกิดจากการใช้แรงกับช่องว่างที่เต็มไปด้วยของเหลว ไฮโดรสแตติกกล้ามเนื้อสร้างการเคลื่อนไหวโดยการหดตัวของกล้ามเนื้อ เมื่อกล้ามเนื้อหนึ่งหดตัวและลดพื้นที่ลง กล้ามเนื้ออื่นๆ ภายในโครงสร้างจะต้องขยายตัวเพื่อตอบสนอง อาจมีกล้ามเนื้อเกลียวอยู่ ซึ่งสามารถสร้างแรงบิดได้ ซึ่งเป็นความสามารถที่ถูกจำกัดในโครงกระดูกไฮโดรสแตติก ไฮโดรสแตติกกล้ามเนื้อพบได้ในลิ้นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์เลื้อยคลาน และสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ลิ้นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีโครงสร้างเป็นแกนกลางของเส้นใยกล้ามเนื้อที่ล้อมรอบด้วยมัดของกล้ามเนื้อตามยาวและแผ่นขนานสลับกันของเส้นใยกล้ามเนื้อตามขวาง งวงช้างและงวงของแรดก็ใช้ไฮโดรสแตทกล้ามเนื้อเช่นกัน โครงสร้างเหล่านี้ประกอบด้วยเส้นใยตามยาวที่ล้อมรอบด้วยเส้นใยรัศมีและเส้นใยเกลียว^{[ 5 ]}

• โครงกระดูกภายใน
• โครงกระดูกภายนอก
• กล้ามเนื้อเทียมแบบใช้ลม