Skelett- und Muskelsysteme (Zoologie)

Tiere stützen ihren Körper und erzeugen Bewegung durch das Zusammenwirken von Skelett und Muskeln, unabhängig davon, ob das Skelett eine flüssigkeitsgefüllte Höhle, eine äußere Schale oder ein innerer Knochen ist.

Definition

Die Skelett- und Muskelsysteme sind die Strukturen, die den Körper eines Tieres stützen und seine Bewegung erzeugen: Skelette bieten einen starren oder hydrostatischen Rahmen und Schutz, und Muskeln sind kontraktile Gewebe, die Körperteile bewegen, indem sie an diesem Rahmen ziehen.

Scope

Dieses Thema behandelt die Stütz- und Bewegungssysteme von Tieren im gesamten Reich. Es beschreibt die drei Haupttypen von Skeletten: das hydrostatische Skelett von Weichtieren, das Exoskelett von Arthropoden und vielen Mollusken sowie das Endoskelett von Wirbeltieren und Stachelhäutern. Es wird erläutert, wie jedes dieser Skelette Unterstützung, Schutz und einen Rahmen bietet, an dem Muskeln angreifen. Muskeln werden als Quelle der Tierbewegung behandelt und die hebelartige Zusammenarbeit von Muskeln und Skelettelementen wird erklärt.

Core questions

• Welche Haupttypen von Tierskeletten gibt es und wie funktionieren sie jeweils?
• Wie arbeiten Muskeln und Skelette zusammen, um Bewegung zu erzeugen?
• Warum sind Weichtiere auf hydrostatische Skelette angewiesen?
• Welche Vor- und Nachteile haben Exoskelette gegenüber Endoskeletten?

Key theories

Drei Skeletttypen

Die Unterstützung von Tieren nimmt drei Hauptformen an: das hydrostatische Skelett aus Flüssigkeit unter Muskeldruck, das starre Exoskelett, das außerhalb des Körpers ausgeschieden wird, und das innere Endoskelett, wobei jedes Unterstützung und eine Basis für die Muskelaktion mit unterschiedlichen Vorteilen bietet.

Muskel-Skelett-Hebelsysteme

Muskeln können nur ziehen, daher erfordert Bewegung Muskeln, die in entgegengesetzten Gruppen angeordnet sind und über Gelenke oder hydrostatische Kompartimente wirken, wobei Skelettelemente als Hebel dienen, die die Kontraktion in eine zielgerichtete Bewegung umsetzen.

Mechanisms

Ein hydrostatisches Skelett nutzt ein flüssigkeitsgefülltes Kompartiment, das auf konstantem Volumen gehalten wird; ringförmige und längsverlaufende Muskeln, die sich gegen die Flüssigkeit zusammenziehen, verändern die Körperform und ermöglichen so das Graben und Kriechen bei Würmern und anderen Weichtieren. Ein Exoskelett ist eine harte äußere Hülle, wie die chitinöse Kutikula von Arthropoden, die den Körper schützt und innere Oberflächen für die Muskelbefestigung bietet, aber gehäutet werden muss, um Wachstum zu ermöglichen. Ein Endoskelett liegt im Körper, besteht bei Wirbeltieren aus Knorpel und Knochen oder bei Stachelhäutern aus kalkhaltigen Ossikeln und wächst mit dem Tier, während es große Körpergrößen unterstützt. In allen Fällen sind Muskeln, die nur durch Verkürzung Kraft erzeugen, in antagonistischen Sätzen angeordnet, so dass die Kontraktion einer Gruppe einen Skeletthebel in eine Richtung bewegt und die Kontraktion einer entgegengesetzten Gruppe dies umkehrt.

Clinical relevance

Die vergleichende Untersuchung von Skeletten und Muskeln bildet die Grundlage der Biomechanik, der Rekonstruktion der Bewegung ausgestorbener Tiere und des bioinspirierten Ingenieurwesens; sie liefert auch die vergleichende Grundlage für das Verständnis des muskuloskelettalen Systems der Wirbeltiere. Dies ist ein pädagogischer Kontext, keine klinische Beratung.

History

Die mechanische Analyse der Tierbewegung begann mit Borelli, der im siebzehnten Jahrhundert Muskeln und Knochen als Hebel behandelte. Zoologen des zwanzigsten Jahrhunderts, darunter James Gray, untersuchten die Physik der Tierlokomotion, und Sidnie Manton analysierte das funktionelle Design von Arthropodenskeletten und -gliedmaßen und etablierte die vergleichende Biomechanik von Unterstützung und Bewegung, die heute in der Zoologie verwendet wird.

Key figures

• Giovanni Borelli
• Sidnie Manton
• James Gray

Seminal works

• hickman2020
• kardong2019

Frequently asked questions

Was ist ein hydrostatisches Skelett?

Es ist ein Stützsystem, bei dem Muskeln gegen eine flüssigkeitsgefüllte Körperhöhle wirken, die auf konstantem Volumen gehalten wird, so dass sich zusammenziehende Muskeln die Körperform verändern; Regenwürmer und viele andere Weichtiere bewegen sich auf diese Weise.

Warum müssen Muskeln in antagonistischen Paaren arbeiten?

Da ein Muskel nur durch Kontraktion und Zug Kraft erzeugen kann, wird ein entgegenwirkender Muskel oder eine Muskelgruppe benötigt, um einen Skelettteil zurückzubewegen, so dass die Bewegung an einem Gelenk oder hydrostatischen Kompartiment von antagonistischen Muskeln abhängt.