Sistemas Esquelético e Muscular (Zoologia)

Os animais sustentam seus corpos e produzem movimento através de esqueletos e músculos trabalhando em conjunto, seja o esqueleto uma cavidade cheia de fluido, uma concha externa ou um osso interno.

Definition

Os sistemas esquelético e muscular são as estruturas que sustentam o corpo de um animal e geram seu movimento: os esqueletos fornecem uma estrutura rígida ou hidrostática e proteção, e os músculos são tecidos contráteis que movem partes do corpo puxando essa estrutura.

Scope

Este tópico abrange os sistemas de suporte e movimento de animais em todo o reino. Descreve os três principais tipos de esqueleto: o esqueleto hidrostático de animais de corpo mole, o exoesqueleto de artrópodes e muitos moluscos, e o endoesqueleto de vertebrados e equinodermos, e como cada um fornece suporte, proteção e uma estrutura contra a qual os músculos atuam. Trata o músculo como a fonte do movimento animal e explica a cooperação tipo alavanca entre músculos e elementos esqueléticos.

Core questions

• Quais são os principais tipos de esqueleto animal e como cada um funciona?
• Como músculos e esqueletos cooperam para produzir movimento?
• Por que animais de corpo mole dependem de esqueletos hidrostáticos?
• Quais são as vantagens e desvantagens dos exoesqueletos versus endoesqueletos?

Key theories

Três tipos de esqueleto

O suporte animal assume três formas principais: o esqueleto hidrostático de fluido sob pressão muscular, o exoesqueleto rígido secretado externamente ao corpo e o endoesqueleto interno, cada um fornecendo suporte e uma base para a ação muscular com diferentes vantagens.

Sistemas de alavanca músculo-esqueleto

Os músculos só podem puxar, então o movimento requer músculos dispostos em grupos opostos atuando através de articulações ou compartimentos hidrostáticos, com elementos esqueléticos servindo como alavancas que traduzem a contração em movimento intencional.

Mechanisms

Um esqueleto hidrostático utiliza um compartimento cheio de fluido mantido em volume constante; músculos circulares e longitudinais que se contraem contra o fluido alteram a forma do corpo, permitindo a escavação e o rastejamento em vermes e outros animais de corpo mole. Um exoesqueleto é uma cobertura externa dura, como a cutícula quitinosa de artrópodes, que protege o corpo e fornece superfícies internas para a fixação muscular, mas deve ser mudado para permitir o crescimento. Um endoesqueleto está localizado dentro do corpo, feito de cartilagem e osso em vertebrados ou ossículos calcários em equinodermos, e cresce com o animal enquanto suporta grandes tamanhos corporais. Em todos os casos, os músculos, que geram força apenas por encurtamento, são dispostos em conjuntos antagônicos para que a contração de um grupo mova uma alavanca esquelética em uma direção e a contração de um grupo oposto a inverta.

Clinical relevance

O estudo comparativo de esqueletos e músculos fundamenta a biomecânica, a reconstrução de como animais extintos se moviam e a engenharia bioinspirada; também fornece a base comparativa para a compreensão do sistema musculoesquelético de vertebrados. Este é um contexto educacional, não um conselho clínico.

History

A análise mecânica do movimento animal começou com Borelli, que tratou músculos e ossos como alavancas no século XVII. Zoólogos do século XX, incluindo James Gray, estudaram a física da locomoção animal, e Sidnie Manton analisou o design funcional de esqueletos e membros de artrópodes, estabelecendo a biomecânica comparativa de suporte e movimento usada na zoologia atual.

Key figures

• Giovanni Borelli
• Sidnie Manton
• James Gray

Seminal works

• hickman2020
• kardong2019

Frequently asked questions

O que é um esqueleto hidrostático?

É um sistema de suporte no qual os músculos atuam contra uma cavidade corporal cheia de fluido mantida em volume constante, de modo que os músculos em contração alteram a forma do corpo; minhocas e muitos outros animais de corpo mole se movem dessa maneira.

Por que os músculos devem trabalhar em pares opostos?

Como um músculo só pode gerar força contraindo e puxando, um músculo ou grupo muscular oposto é necessário para mover uma parte esquelética de volta, então o movimento em uma articulação ou compartimento hidrostático depende de músculos antagônicos.