Skeletochronologie

Skeletochronologie  je metoda sloužící ke stanovení individuálního věku obratlovců počítáním tzv. růstových vrstev ve zvápenatělých částech kostry obratlovců [1] [2] . Metoda je široce používána v moderních studiích věku živých a vyhynulých zvířat [2] [3] .

Termín „skeletochronologie“ navrhl Jacques Castanet v roce 1977 k popisu metody určování stáří z mineralizovaných kosterních prvků [4] [5] . Největší rozšíření si získal mezi herpetology a batrachology . V ichtyologii a teriologii se obvykle používá termín „ registrující struktury “, protože určování věku u ryb a savců se častěji provádí na šupinách a zubech, které nesouvisejí s kostrou [5] [1] .

Historie

Od počátku 20. století se začaly objevovat zprávy, že růstové vrstvy vznikají v důsledku nerovnoměrného růstu kostní tkáně během roku. Už tehdy byly vysloveny domněnky, že je lze použít k určení věku ryb [6] , obojživelníků a plazů [5] [7] [8] , ale i savců [9] [10] [11] , ale důkazy ročního charakteru vzniku těchto vrstev ještě nebylo. Začaly se hromadit důkazy, že růstové vrstvy v kostech korelují s délkou těla jedinců a jejich věkem [12] [13] [14] a odrážejí také období sucha [15] . Důkazy o roční periodicitě tvorby růstových vrstev kostní tkáně se začaly objevovat ve druhé polovině 20. století [16] [17] [18] . Pomocí kosterní chronologie byla prokázána nespolehlivost určování věku obojživelníků a plazů z lineárních rozměrů těla [19] . Zároveň se metoda začala široce využívat v herpetologických studiích [1] .

Princip

V kostní tkáni se rozlišují vrstvy skládající se z úseků různé tloušťky. V období aktivního růstu se tvoří široké zóny. Úzké zóny, nazývané lepicí čáry, odpovídají obdobím klidu. Jedna vrstva kostní tkáně ze širokého a úzkého pásu odpovídá jednomu roku [20] .

Záznamové struktury odrážejí sezónní změny fyziologického stavu těla, ke kterým dochází během diapauzy [2] . Tyto změny mají endogenní příčiny, protože k nim dochází i při umístění zvířat do konstantních podmínek [21] [22] [23] . U zvířat žijících v oblastech s mírným klimatem a nejasnou sezónností jsou růstové vrstvy v kosti málo vyjádřeny [24] .

Často je v kostech pozorována resorpce tkáně, kvůli které jsou zničeny růstové vrstvy odpovídající prvním letům života. U malých chladnokrevných zvířat je nevýznamná, zatímco u středních a velkých zvířat (želvy a krokodýli) je intenzivnější. Resorpce je nejvýraznější v kostech teplokrevných zvířat, jako jsou synapsidy (včetně savců) a ornithodira (včetně ptáků) [25] .

Kostní tkáň je schopna fixovat různé vnitrosezónní změny fyziologického stavu organismu vedoucí k retardaci růstu. To vede ke vzniku dalších linií, které nejsou roční [26] [27] . Takové linie jsou zpravidla méně výrazné, což umožňuje jejich odlišení od ročních [26] .

Aplikace

Bezobratlí

U některých bezobratlých je možné určit stáří z růstových vrstev ve vnější kostře, např. u vápnitého skeletu korálů [28] nebo schránek mlžů [29] , ramenonožců [30] , ostnokožců [31] . Metoda byla nazvána sklechronologie analogicky s dendrochronologií [28] [29] . Někdy je skeletochronologie považována za druh skleochronologie [4] .

Ryby

Stanovení věku ryb se zpravidla provádí pomocí otolitů a šupin , které nesouvisejí s kostrou, ale jako záznam je možné použít také kosti žaberního krytu , obratlů a paprsků ploutví . struktur [32] [2] [33] .

Obojživelníci a plazi

Metoda se nejčastěji používá k určení věku moderních obojživelníků a plazů, protože kosti těchto zvířat neprocházejí vnitřní restrukturalizací [1] [25] . Výběr registračních struktur závisí na taxonu . Zpravidla se používají tubulární kosti . K určení věku ještěrek a anuranů se tedy používají především falangy prstů [1] [34] [35] , zatímco pro ocasaté obojživelníky jsou pro svou vysokou regenerační schopnost nevhodné [36] . Je možné použít i další tubulární kosti, jako je femur, tibie a fibula [35] [37] . U hadů jsou záznamovými strukturami obratle, včetně ocasních [38] , nebo některé kosti lebky [36] . U ještěrky se silně redukovanými končetinami, tříprsté chalcidky  , byla také prokázána použitelnost ocasních obratlů [39] . U krokodýlů je možné určit věk pomocí osteodermů [2] .

Metoda určování věku registrací struktur byla také použita k odhadu rychlosti růstu dinosaurů , v tomto případě je však posouzení komplikováno tím, že na řezu kostí se mohly více tvořit tzv. „letokruhy“ často než jednou za rok, což je typické pro moderní endotermy, a to vyrovná všechny výsledky získané v takových studiích [40] .

Ptáci

První pokusy o identifikaci růstových vrstev v kostní tkáni ptáků byly slibné [41] . Práce publikovaná o rok později nedoporučila použití ptačích kostí jako záznamové struktury bez dalších studií, protože růstové vrstvy v periostu nebyly detekovány po celém povrchu kosti, ale v oddělených oblastech a v endostu byly detekovány nebyly roční [42] . Další studie ukázaly jak pozitivní [43] [44] , tak negativní [45] [46] [47] výsledky.

Savci

Kostní tkáň savců je obvykle vysoce vaskularizovaná, a proto nové vrstvy podléhají remodelaci. V různých skupinách je jeho rychlost různá, proto se liší i význam kostní tkáně savců jako záznamové struktury . Jako záznamová struktura u savců se častěji používají zubní tkáně [1] . Tato metoda se nazývá cementochronologie . Kostní tkáň se používá jako záznamová struktura u hmyzožravců , zajíců a hlodavců [48] .

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Klevezal, Smirina, 2016 .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 Buffrenil a kol., 2021 , str. 627.
  3. ↑ Woodward et al., 2013 , pp. 195-216.
  4. ↑ 1 2 J. Castanet. Odhad věku a dlouhověkost u plazů   // Gerontologie . - 1994. - Sv. 40 , iss. 2-4 . — S. 174–192 . — ISSN 0304-324X 1423-0003, 0304-324X . - doi : 10.1159/000213586 .
  5. ↑ 1 2 3 Smirina E. M. , Roitberg E. S. Vývoj studií růstu plazů ve směrech určených A.M. Sergejev  // Zoologický časopis. - 2012. - T. 91 , č. 11 . - S. 1291-1301 . Archivováno z originálu 17. prosince 2021.
  6. ↑ Cunningham NA Zóny růstu v kosterních strukturách Gadidae a Pleuronectidae  //  Výroční zpráva Fishery Board for Scotland. - 1904. - Sv. 23 . — S. 125–140 . Archivováno z originálu 8. února 2022.
  7. ↑ Bryuzgin V.D. O metodice studia věku a růstu plazů // Zprávy Akademie věd SSSR. - 1939. - T. 23 , č. 4 . — S. 402–404 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  8. ↑ William C. Senning. Studie určení věku a růstu Necturus maculosus na základě parasfenoidní kosti  //  American Journal of Anatomy. - 1940-05. — Sv. 66 , iss. 3 . — S. 483–495 . - ISSN 1553-0795 0002-9106, 1553-0795 . - doi : 10.1002/aja.1000660307 . Archivováno z originálu 17. prosince 2021.
  9. ↑ Kler V. O. K metodice pro studium periodicity růstu // Russian Zoological Journal. - 1927. - T. 7 , č. 4 . — s. 114–133 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  10. ↑ Chapsky K.K. Stanovení věku některých savců mikrostrukturou kostí // Izv. Přírodovědný ústav im. P.F. Lesgaft. - 1952. - T. 25 . — s. 47–67 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  11. ↑ Meyer M.N. O věkové variabilitě malého sysla // Zoological Journal. - 1957. - T. 36 , č. 9 . - S. 1393-1402 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  12. ↑ Petter-Rousseaux A. Recherches sur la croissance et le cycle d'activité testiculaire de Natrix natrix helvetica (Lacépède)  (francouzsky)  // La terre et la vie. - 1953. - S. 175-223 . Archivováno z originálu 26. prosince 2021.
  13. ↑ Mattox NT Prstencové prstence v dlouhých kostech želv a jejich korelace s velikostí  //  Transakce Illinois State Academy of Science. - 1935. - Sv. 28 . - str. 255-256 . Archivováno z originálu 12. února 2022.
  14. ↑ Frank E. Peabody. Roční růstové zóny u živých a fosilních obratlovců  (anglicky)  // Journal of Morphology. — 1961-01. — Sv. 108 , iss. 1 . — S. 11–62 . — ISSN 1097-4687 0362-2525, 1097-4687 . - doi : 10.1002/jmor.1051080103 . Archivováno z originálu 26. prosince 2021.
  15. ↑ Frank E. Peabody. Kansas Drouth zaznamenaný v růstových zónách býčího hada  // Copeia. — 18. 6. 1958. - T. 1958 , čís. 2 . - S. 91 . - doi : 10.2307/1440547 . Archivováno z originálu 26. prosince 2021.
  16. ↑ Smirina E. M. Roční vrstvy v kostech žáby obecné (Rana temporaria) // Zoological Journal. - 1972. - T. 51 , č. 10 . - S. 1529-1534 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  17. ↑ Jacques Castanet, Guy Naulleau. Données expérimentales sur la valeur des marques squelettiques commedicateur de l'âge chez Vipera aspis (L.) (Ophidia, Viperidae)  (francouzsky)  // Zoologica Scripta. — 1974-08. — Sv. 3 , livr. 5-6 . — S. 201–208 . - ISSN 1463-6409 0300-3256, 1463-6409 . - doi : 10.1111/j.1463-6409.1974.tb00817.x . Archivováno z originálu 17. prosince 2021.
  18. ↑ Nishiwaki M. , Ohsumi S. , Kasuya T. Věkové charakteristiky v dolní čelisti vorvaně  //  The Norwegian Whaling Gazette. - 1961. - Sv. 50 . - str. 499-507 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  19. ↑ Smirina E. M. O rychlosti růstu a přežití žab travních (Rana temporaria) v prvních letech života // Zoological Journal. - 1980. - T. 59 , č. 12 . - S. 1831-1840 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  20. ↑ Smirina, 1989 , str. 145.
  21. ↑ Federico Marangoni, Eduardo Schaefer, Rodrigo Cajade, Miguel Tejedo. Tvorba růstových značek a chronologie dvou neotropických anuranů  (anglicky)  // Journal of Herpetology. — 2009-09. — Sv. 43 , iss. 3 . — S. 546–550 . — ISSN 0022-1511 . - doi : 10.1670/08-230R1.1 .
  22. ↑ Jacques Castanet, Guy Naulleau. Données expérimentales sur la valeur des marques squelettiques commedicateur de l'âge chez Vipera aspis (L.) (Ophidia, Viperidae)  (anglicky)  // Zoologica Scripta. — 1974-08. — Sv. 3 , iss. 5-6 . — S. 201–208 . - ISSN 1463-6409 0300-3256, 1463-6409 . - doi : 10.1111/j.1463-6409.1974.tb00817.x . Archivováno z originálu 17. prosince 2021.
  23. ↑ N. Mrosovský. Cirkanuální cykly u sysel se zlatým pláštěm: podzimní a jarní studené pulzy  (anglicky)  // Journal of Comparative Physiology A. - 1990-11. — Sv. 167 , iss. 5 . - ISSN 1432-1351 0340-7594, 1432-1351 . - doi : 10.1007/BF00192662 .
  24. ↑ Richard C. Bruce, Jacques Castanet. Aplikace skeletochronologie u stárnoucích larev mloků Gyrinophilus porphyriticus a Pseudotriton ruber  //  Journal of Herpetology. — 2006-03. — Sv. 40 , iss. 1 . — S. 85–90 . — ISSN 0022-1511 . - doi : 10.1670/42-05N.1 . Archivováno z originálu 26. prosince 2021.
  25. ↑ 1 2 Buffrenil et al., 2021 , pp. 634-636.
  26. ↑ 1 2 Smirina, 1989 , str. 151.
  27. ↑ Buffrenil et al., 2021 , pp. 636.
  28. ↑ 12 R.W. _ Buddemeier, JE Maragos, DW Knutson. Radiografické studie exoskeletonů útesových korálů: Rychlosti a vzorce růstu korálů  //  Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. — 1974-01. — Sv. 14 , iss. 2 . — S. 179–199 . - doi : 10.1016/0022-0981(74)90024-0 . Archivováno z originálu 15. června 2022.
  29. ↑ 1 2 Zolotarev V. N. Sclerochronologie mořských mlžů / Ed. vyd. Zajcev Yu. P. - Kyjev: Nauchnaya Dumka, 1989. - S. 4. - 112 s. — ISBN 5-12-000797-x .
  30. ↑ G. R. Clark. Růstové linie v kostech bezobratlých  //  Výroční přehled věd o Zemi a planetách. - 1974-05. — Sv. 2 , iss. 1 . — S. 77–99 . — ISSN 1545-4495 0084-6597, 1545-4495 . - doi : 10.1146/annurev.ea.02.050174.000453 . Archivováno z originálu 17. prosince 2021.
  31. ↑ Weber JN [ https://scholarspace.manoa.hawaii.edu/bitstream/10125/3984/v23n4-452-466.pdf Origin of Concentric Banding in the Spines of the Tropical Echinoid Heterocentrotus]  //  Pacific Science . - 1969. - Sv. 23 . - S. 452-466 . Archivováno z originálu 17. prosince 2021.
  32. ↑ Mina M. V. , Klevezal G. A. Autobiografie zvířat. M: Znalosti. 1970
  33. ↑ Chugunova, 1959 , s. 60-72.
  34. ↑ Estación Biológica de Doñana-CSIC, Sevilla, Španělsko, M. Comas, S. Reguera, Universidad de Granada, Španělsko, FJ Zamora–Camacho. Srovnání účinnosti falangů vs. humeri a femurs k odhadu věku ještěrek pomocí skeletochronologie  // Biodiverzita a ochrana zvířat. - 2016. - T. 39 , č. 2 . — S. 237–240 . - doi : 10.32800/abc.2016.39.0237 . Archivováno z originálu 20. prosince 2021.
  35. ↑ 1 2 Ella Smirina, Natalia Ananjeva. Růstové vrstvy v kostech a akrodontových zubech ještěrky agamidové Laudakia stoliczkana (Blanford, 1875) (Agamidae, Sauria)  // Amphibia-Reptilia. - 2007. - T. 28 , no. 2 . — S. 193–204 . — ISSN 1568-5381 0173-5373, 1568-5381 . - doi : 10.1163/156853807780202512 . Archivováno z originálu 21. prosince 2021.
  36. ↑ 1 2 Smirina, 1989 , str. 147.
  37. ↑ Smirina, 1989 , str. 146-147.
  38. ↑ Waye HL , Gregory PT Stanovení věku podvazkových hadů (Thamnophis spp. ) pomocí skeletochronologie   // Canadian Journal of Zoology. - 1998. - Sv. 76 , č. 2 . - str. 288-294 . - doi : 10.1139/z97-201 .
  39. ↑ Fabio Maria Guarino. Struktura stehenní kosti a autotomních (postpygalních) kaudálních obratlů u tříprsté scinky Chalcides chalcides (Reptilia: Squamata: Scincidae) a její použitelnost pro stanovení věku a rychlosti růstu  //  Zoologischer Anzeiger - A Journal of Comparative Zoology. — 2010-03. — Sv. 248 , iss. 4 . — S. 273–283 . - doi : 10.1016/j.jcz.2009.11.001 . Archivováno z originálu 17. června 2018.
  40. ↑ Thomas Mark Lehman, Holly Woodward Ballard. Modelování rychlosti růstu sauropodních  dinosaurů //  Paleobiologie. — Paleontologická společnost, 2008-03-01. — Sv. 34 . - doi : 10.1666/0094-8373(2008)034[0264:MGRFSD]2.0.CO;2 . Archivováno z originálu 25. července 2021.
  41. ↑ RWM van Soest, WL van Utrecht. Vrstvená struktura kostí ptáků jako možná indikace věku  // Bijdragen tot de Dierkunde. — 14. 6. 1971. - T. 41 , č.p. 1 . — s. 61–66 . — ISSN 2666-0644 0067-8546, 2666-0644 . - doi : 10.1163/26660644-04101008 . Archivováno z originálu 20. prosince 2021.
  42. ↑ Klevezal G.A. , Kaller Salas A.V. , Kirpichev S.P. O určování věku ptáků podle vrstev v periostální kosti // Zoological Journal. - 1972. - T. 92 , č. 11 . - S. 1333-1348 . cit. autor: Klevezal, Smirina, 2016
  43. ↑ Estelle Bourdon, Jacques Castanet, Armand de Ricqlès, Paul Scofield, Alan Tennyson. Značky růstu kostí odhalují vleklý růst novozélandského kiwi (Aves, Apterygidae)  (anglicky)  // Biology Letters. — 23. 10. 2009. — Sv. 5 , iss. 5 . — S. 639–642 . — ISSN 1744-957X 1744-9561, 1744-957X . - doi : 10.1098/rsbl.2009.0310 . Archivováno z originálu 24. listopadu 2021.
  44. ↑ NS Sukhanova. Věkem podmíněné změny histologické struktury v kostech končetin domácí drůbeže  // Zemědělská věda Euro-North-East. — 22. 4. 2021. - T. 22 , č.p. 2 . — S. 264–277 . — ISSN 2072-9081 2500-1396, 2072-9081 . - doi : 10.30766/2072-9081.2021.22.2.264-277 . Archivováno z originálu 20. prosince 2021.
  45. ↑ Richard C. Nelson, Theodore A. Bookhout. Počty periosteálních vrstev neplatné pro stárnoucí kanadské husy  // The Journal of Wildlife Management. — 1980-04. - T. 44 , č.p. 2 . - S. 518 . - doi : 10.2307/3807992 . Archivováno z originálu 20. prosince 2021.
  46. ↑ Wim Van Neer, Katrien Noyen, Bea De Cupere, Ingrid Beuls. O využití endosteálních vrstev a dřeňové kosti z domácí drůbeže v archeologických studiích  (anglicky)  // Journal of Archaeological Science. - 2002-02. — Sv. 29 , iss. 2 . — S. 123–134 . - doi : 10.1006/jasc.2001.0696 . Archivováno z originálu 7. března 2022.
  47. ↑ Joanna Drozdowska, Włodzimierz Meissner. Změny v počtu endosteálních buněčných vrstev dlouhých kostí nejsou vhodné pro stárnoucí ptáky: Důkazy od baltských břitev (Alca torda Linnaeus, 1758  )  // Zoologischer Anzeiger - A Journal of Comparative Zoology. — 2014-08. — Sv. 253 , iss. 6 . — S. 493–496 . - doi : 10.1016/j.jcz.2014.07.001 . Archivováno z originálu 27. června 2018.
  48. ↑ Klevezal, 2007 , s. 86-89.

Literatura