Kostrová a svalová sústava (Zoológia)

Živočíchy si udržiavajú telo a pohybujú sa prostredníctvom kostier a svalov, ktoré spolupracujú, či už je kostra dutina vyplnená tekutinou, vonkajšia schránka alebo vnútorná kosť.

Definition

Kostrová a svalová sústava sú štruktúry, ktoré podopierajú telo živočícha a generujú jeho pohyb: kostry poskytujú pevný alebo hydrostatický rámec a ochranu a svaly sú kontraktilné tkanivá, ktoré pohybujú časťami tela ťahaním za tento rámec.

Scope

Táto téma sa zaoberá systémami podpory a pohybu živočíchov v celom živočíšnom kráľovstve. Opisuje tri hlavné typy kostier: hydrostatickú kostru mäkkých živočíchov, exoskeleton článkonožcov a mnohých mäkkýšov a endoskeleton stavovcov a ostnokožcov, a ako každý z nich poskytuje oporu, ochranu a rámec, proti ktorému pôsobia svaly. Sval je považovaný za zdroj pohybu živočíchov a vysvetľuje sa páková spolupráca svalov a kostrových prvkov.

Core questions

• Aké sú hlavné typy živočíšnych kostier a ako každý z nich funguje?
• Ako svaly a kostry spolupracujú pri vytváraní pohybu?
• Prečo sa mäkké živočíchy spoliehajú na hydrostatické kostry?
• Aké sú výhody a nevýhody exoskeletonov oproti endoskeletonom?

Key theories

Tri typy kostier

Opora živočíchov má tri hlavné formy: hydrostatickú kostru z tekutiny pod svalovým tlakom, pevnú exoskeleton vylučovanú mimo tela a vnútornú endoskeleton, pričom každá poskytuje oporu a základ pre svalovú činnosť s rôznymi výhodami.

Svalovo-kostrové pákové systémy

Svaly môžu len ťahať, takže pohyb si vyžaduje svaly usporiadané do protichodných skupín pôsobiacich cez kĺby alebo hydrostatické kompartmenty, pričom kostrové prvky slúžia ako páky, ktoré premieňajú kontrakciu na účelný pohyb.

Mechanisms

Hydrostatická kostra využíva tekutinou vyplnený kompartment udržiavaný na konštantnom objeme; kruhové a pozdĺžne svaly sťahujúce sa proti tekutine menia tvar tela, čo umožňuje hrabanie a plazenie u červov a iných mäkkých živočíchov. Exoskeleton je tvrdý vonkajší obal, ako napríklad chitínová kutikula článkonožcov, ktorý chráni telo a poskytuje vnútorné povrchy pre pripojenie svalov, ale musí sa zvliekať, aby umožnil rast. Endoskeleton leží vo vnútri tela, je tvorený chrupavkou a kosťou u stavovcov alebo vápenatými ossikulami u ostnokožcov a rastie so zvieraťom, pričom podporuje veľké telesné rozmery. Vo všetkých prípadoch sú svaly, ktoré generujú silu iba skracovaním, usporiadané do antagonistických sád tak, že kontrakcia jednej skupiny pohybuje kostrovou pákou jedným smerom a kontrakcia protiľahlej skupiny ju obracia.

Clinical relevance

Komparatívne štúdium kostier a svalov je základom biomechaniky, rekonštrukcie pohybu vyhynutých zvierat a bio-inšpirovaného inžinierstva; poskytuje tiež komparatívny základ pre pochopenie muskuloskeletálneho systému stavovcov. Toto je vzdelávací kontext, nie klinické poradenstvo.

History

Mechanická analýza pohybu zvierat začala s Borellim, ktorý v sedemnástom storočí považoval svaly a kosti za páky. Zoológovia dvadsiateho storočia vrátane Jamesa Graya študovali fyziku lokomócie zvierat a Sidnie Manton analyzovala funkčný dizajn kostier a končatín článkonožcov, čím stanovila komparatívnu biomechaniku podpory a pohybu používanú v zoológii dodnes.

Key figures

• Giovanni Borelli
• Sidnie Manton
• James Gray

Seminal works

• hickman2020
• kardong2019

Frequently asked questions

Čo je hydrostatická kostra?

Je to oporný systém, v ktorom svaly pôsobia proti tekutinou vyplnenej telovej dutine udržiavanej na konštantnom objeme, takže sťahujúce sa svaly menia tvar tela; dážďovky a mnoho iných mäkkých živočíchov sa pohybujú týmto spôsobom.

Prečo musia svaly pracovať v protichodných pároch?

Pretože sval môže generovať silu iba kontrakciou a ťahaním, je potrebný protiľahlý sval alebo svalová skupina na posunutie kostrovej časti späť, takže pohyb v kĺbe alebo hydrostatickom kompartmente závisí od antagonistických svalov.