Sisteme scheletice și musculare (Zoologie)

Animalele își susțin corpul și produc mișcare prin schelete și mușchi care lucrează împreună, indiferent dacă scheletul este o cavitate plină cu fluid, o cochilie externă sau un os intern.

Definition

Sistemele scheletic și muscular sunt structurile care susțin corpul unui animal și generează mișcarea acestuia: scheletele oferă un cadru rigid sau hidrostatic și protecție, iar mușchii sunt țesuturi contractile care mișcă părți ale corpului trăgând de acel cadru.

Scope

Acest subiect acoperă sistemele de susținere și mișcare ale animalelor din întregul regn. Descrie cele trei tipuri principale de schelet: scheletul hidrostatic al animalelor cu corp moale, exoscheletul artropodelor și al multor moluște, și endoscheletul vertebratelor și echinodermelor, precum și modul în care fiecare asigură susținere, protecție și un cadru pe care acționează mușchii. Tratează mușchiul ca sursă a mișcării animale și explică cooperarea de tip pârghie dintre mușchi și elementele scheletice.

Core questions

• Care sunt principalele tipuri de schelet animal și cum funcționează fiecare?
• Cum cooperează mușchii și scheletele pentru a produce mișcare?
• De ce animalele cu corp moale se bazează pe schelete hidrostatice?
• Care sunt compromisurile dintre exoschelete și endoschelete?

Key theories

Trei tipuri de schelet

Susținerea animală ia trei forme principale: scheletul hidrostatic al fluidului sub presiune musculară, exoscheletul rigid secretat în afara corpului și endoscheletul intern, fiecare oferind susținere și o bază pentru acțiunea musculară cu avantaje diferite.

Sisteme de pârghii mușchi-schelet

Mușchii pot doar trage, astfel încât mișcarea necesită mușchi aranjați în grupuri opuse care acționează peste articulații sau compartimente hidrostatice, cu elemente scheletice servind ca pârghii care transformă contracția în mișcare intenționată.

Mechanisms

Un schelet hidrostatic utilizează un compartiment plin cu fluid menținut la volum constant; mușchii circulari și longitudinali care se contractă împotriva fluidului modifică forma corpului, permițând săparea și târârea la viermi și alte animale cu corp moale. Un exoschelet este o înveliș exterior dur, cum ar fi cuticula chitinoasă a artropodelor, care protejează corpul și oferă suprafețe interne pentru atașarea mușchilor, dar trebuie năpârlit pentru a permite creșterea. Un endoschelet se află în interiorul corpului, format din cartilaj și os la vertebrate sau din osicule calcaroase la echinoderme, și crește odată cu animalul, susținând în același timp dimensiuni mari ale corpului. În toate cazurile, mușchii, care generează forță doar prin scurtare, sunt aranjați în seturi antagoniste, astfel încât contracția unui grup mișcă o pârghie scheletică într-o direcție, iar contracția unui grup opus o inversează.

Clinical relevance

Studiul comparativ al scheletelor și mușchilor stă la baza biomecanicii, a reconstrucției modului în care se mișcau animalele dispărute și a ingineriei bio-inspirate; de asemenea, oferă fundamentul comparativ pentru înțelegerea sistemului musculo-scheletic al vertebratelor. Acesta este un context educațional, nu un sfat clinic.

History

Analiza mecanică a mișcării animale a început cu Borelli, care a tratat mușchii și oasele ca pârghii în secolul al XVII-lea. Zoologii din secolul al XX-lea, inclusiv James Gray, au studiat fizica locomoției animale, iar Sidnie Manton a analizat designul funcțional al scheletelor și membrelor artropodelor, stabilind biomecanica comparativă a susținerii și mișcării utilizată în zoologia de astăzi.

Key figures

• Giovanni Borelli
• Sidnie Manton
• James Gray

Seminal works

• hickman2020
• kardong2019

Frequently asked questions

Ce este un schelet hidrostatic?

Este un sistem de susținere în care mușchii acționează împotriva unei cavități corporale pline cu fluid, menținută la volum constant, astfel încât mușchii contractați modifică forma corpului; râmele și multe alte animale cu corp moale se mișcă în acest fel.

De ce trebuie ca mușchii să lucreze în perechi opuse?

Deoarece un mușchi poate genera forță doar prin contracție și tragere, este necesar un mușchi sau un grup muscular opus pentru a readuce o parte scheletică, astfel încât mișcarea la o articulație sau un compartiment hidrostatic depinde de mușchii antagoniști.