Скелетна и мускулна система (зоология)

Животните поддържат телата си и осъществяват движение чрез съвместната работа на скелети и мускули, независимо дали скелетът е изпълнена с течност кухина, външна обвивка или вътрешна костна структура.

Definition

Скелетната и мускулната система са структурите, които поддържат тялото на животното и генерират неговото движение: скелетите осигуряват твърда или хидростатична рамка и защита, а мускулите са съкратителни тъкани, които движат части от тялото, като дърпат тази рамка.

Scope

Тази тема обхваща системите за поддържане и движение на животните в цялото царство. Описва трите основни типа скелет – хидростатичния скелет на мекотелите животни, екзоскелета на членестоногите и много мекотели, и ендоскелета на гръбначните и бодлокожите – и как всеки от тях осигурява опора, защита и рамка, срещу която действат мускулите. Разглежда мускулите като източник на животинско движение и обяснява лостовидното сътрудничество между мускулите и скелетните елементи.

Core questions

• Кои са основните типове животински скелет и как функционира всеки от тях?
• Как мускулите и скелетите си сътрудничат за осъществяване на движение?
• Защо мекотелите животни разчитат на хидростатични скелети?
• Какви са компромисите между екзоскелетите и ендоскелетите?

Key theories

Три типа скелет

Опората при животните приема три основни форми: хидростатичен скелет от течност под мускулно налягане, твърд екзоскелет, секретиран извън тялото, и вътрешен ендоскелет, като всеки от тях осигурява опора и основа за мускулно действие с различни предимства.

Лостови системи мускул-скелет

Мускулите могат само да дърпат, така че движението изисква мускули, подредени в противоположни групи, действащи през стави или хидростатични отделения, като скелетните елементи служат като лостове, които превръщат съкращението в целенасочено движение.

Mechanisms

Хидростатичният скелет използва изпълнено с течност отделение, поддържано с постоянен обем; кръгови и надлъжни мускули, съкращаващи се срещу течността, променят формата на тялото, позволявайки заравяне и пълзене при червеи и други мекотели животни. Екзоскелетът е твърдо външно покритие, като хитиновата кутикула на членестоногите, което защитава тялото и осигурява вътрешни повърхности за прикрепване на мускули, но трябва да бъде сменян (линеене), за да позволи растеж. Ендоскелетът се намира в тялото, съставен е от хрущял и кост при гръбначните или калциеви оскули при бодлокожите, и расте заедно с животното, докато поддържа големи размери на тялото. Във всички случаи мускулите, които генерират сила само чрез скъсяване, са подредени в антагонистични групи, така че съкращението на една група движи скелетен лост в една посока, а съкращението на противоположна група го връща обратно.

Clinical relevance

Сравнителното изследване на скелетите и мускулите е в основата на биомеханиката, реконструкцията на начина, по който са се движили изчезнали животни, и биоинженерството; то също така осигурява сравнителната основа за разбиране на гръбначната мускулно-скелетна система. Това е образователен контекст, а не клиничен съвет.

History

Механичният анализ на животинското движение започва с Борели, който разглежда мускулите и костите като лостове през седемнадесети век. Зоолози от двадесети век, включително Джеймс Грей, изучават физиката на животинската локомоция, а Сидни Мантон анализира функционалния дизайн на скелетите и крайниците на членестоногите, установявайки сравнителната биомеханика на опората и движението, използвана в зоологията днес.

Key figures

• Giovanni Borelli
• Sidnie Manton
• James Gray

Seminal works

• hickman2020
• kardong2019

Frequently asked questions

Какво представлява хидростатичният скелет?

Това е опорна система, при която мускулите действат срещу изпълнена с течност телесна кухина, поддържана с постоянен обем, така че съкращаващите се мускули променят формата на тялото; земните червеи и много други мекотели животни се движат по този начин.

Защо мускулите трябва да работят по двойки с противоположно действие?

Тъй като мускулът може да генерира сила само чрез съкращаване и дърпане, е необходим противоположен мускул или мускулна група, за да върне скелетната част обратно, така че движението в става или хидростатично отделение зависи от антагонистични мускули.