Funções do esqueleto dos vertebrados. O sistema musculoesquelético dos animais. Esqueleto. sistema excretor dos vertebrados

Os esqueletos de diferentes animais são diferentes uns dos outros. Sua estrutura depende em grande parte do habitat e estilo de vida de um determinado organismo. O que os esqueletos de animais têm em comum? Que diferenças existem? Como o esqueleto humano é diferente da estrutura de outros mamíferos?

O esqueleto é o suporte do corpo

A estrutura dura e elástica dos ossos, cartilagens e ligamentos no corpo humano e animal é chamada de esqueleto. Juntamente com músculos e tendões, forma o sistema musculoesquelético, graças ao qual os seres vivos podem se mover no espaço.

Inclui principalmente ossos e cartilagens. Na parte mais móvel, estão ligados por juntas e tendões, formando um todo único. O "esqueleto" sólido do corpo nem sempre consiste em tecido ósseo e cartilaginoso, às vezes é formado por quitina, queratina ou até calcário.

Os ossos são uma parte incrível do corpo. Eles são muito fortes e rígidos, capazes de suportar cargas enormes, mas ao mesmo tempo permanecem leves. Em um corpo jovem, os ossos são elásticos e, com o tempo, tornam-se mais frágeis e quebradiços.

O esqueleto dos animais é uma espécie de "despensa" de minerais. Se o corpo sentir falta deles, o equilíbrio dos elementos necessários será reabastecido pelos ossos. Os ossos consistem em água, gordura, substâncias orgânicas (polissacarídeos, colágeno), bem como sais de cálcio, sódio, fósforo e magnésio. A composição química exata depende da nutrição de um organismo em particular.

Significado do esqueleto

O corpo de pessoas e animais é uma concha, dentro da qual existem órgãos internos. Esta concha é moldada pelo esqueleto. Músculos e tendões estão ligados diretamente a ele, contraindo, dobram as articulações, fazendo movimento. Assim, podemos levantar uma perna, virar a cabeça, sentar ou segurar algo com a mão.

Além disso, o esqueleto de animais e humanos serve como proteção para tecidos moles e órgãos. Por exemplo, as costelas escondem os pulmões e o coração sob eles, cobrindo-os de golpes (claro, se os golpes não forem muito fortes). O crânio evita danos ao cérebro bastante frágil.

Alguns ossos contêm um dos órgãos mais importantes - a medula óssea. Em humanos, está envolvido nos processos de hematopoiese, formando glóbulos vermelhos. Também forma leucócitos - glóbulos brancos que são responsáveis ​​pela imunidade do corpo.

Como e quando o esqueleto se originou?

O esqueleto dos animais e todo o sistema musculoesquelético surgiram devido à evolução. De acordo com a versão geralmente aceita, os primeiros organismos que apareceram na Terra não tiveram adaptações tão complexas. Por muito tempo, criaturas amebianas de corpo mole existiram em nosso planeta.

Então, na atmosfera e hidrosfera do planeta havia dez vezes menos oxigênio. Em algum momento, a participação do gás começou a aumentar, iniciando, como sugerem os cientistas, uma reação em cadeia de mudanças. Assim, a quantidade de calcitas e aragonitas aumentou na composição mineral do oceano. Eles, por sua vez, se acumularam nos organismos vivos, formando estruturas sólidas ou elásticas.

Os primeiros organismos que possuíam um esqueleto foram encontrados em estratos de calcário na Namíbia, Sibéria, Espanha e outras regiões. Eles habitaram os oceanos do mundo cerca de 560 milhões de anos atrás. Em sua estrutura, os organismos se assemelhavam a esponjas com corpo cilíndrico. Longos raios (até 40 cm) de carbonato de cálcio partiam radialmente deles, que desempenhavam o papel de um esqueleto.

Variedades de esqueletos

Existem três tipos de esqueleto: externo, interno e líquido. O externo ou exoesqueleto não está escondido sob a cobertura de pele ou outros tecidos, mas cobre total ou parcialmente o corpo do animal do lado de fora. Quais animais possuem esqueleto externo? É possuído por aracnídeos, insetos, crustáceos e alguns vertebrados.

Como a armadura, desempenha principalmente uma função protetora e, às vezes, pode servir de refúgio para um organismo vivo (tartaruga ou caracol). Tal esqueleto tem uma desvantagem significativa. Não cresce com o dono, razão pela qual o animal é forçado a trocá-lo periodicamente e cultivar uma nova cobertura. Por algum período, o corpo perde sua proteção habitual e se torna vulnerável.

O endoesqueleto é o esqueleto interno dos animais. Está coberto de carne e couro. Tem uma estrutura mais complexa, desempenha muitas funções e cresce simultaneamente com todo o corpo. O endoesqueleto é dividido em uma parte axial (coluna, crânio, tórax) e uma parte adicional ou periférica (membros e ossos dos cinturões).

O esqueleto líquido ou hidrostático é o menos comum. É possuído por águas-vivas, vermes, anêmonas do mar, etc. É uma parede muscular cheia de líquido. A pressão do fluido mantém a forma do corpo. Quando os músculos se contraem, a pressão muda, o que coloca o corpo em movimento.

Que animais não têm esqueleto?

No sentido usual, o esqueleto é precisamente a estrutura interna do corpo, a totalidade de ossos e cartilagens que formam o crânio, os membros e a coluna. No entanto, existem vários organismos que não possuem essas partes, alguns dos quais nem têm uma forma específica. Mas isso significa que eles não têm esqueleto algum?

Jean Baptiste Lamarck uma vez os uniu em um grande grupo de invertebrados, mas além da ausência de espinha, nada mais une esses animais. Sabe-se agora que mesmo os organismos unicelulares têm um esqueleto.

Por exemplo, em radiolários, consiste em quitina, silício ou sulfato de estrôncio e está localizado no interior da célula. Os corais podem ter um esqueleto hidrostático, uma proteína interna ou um esqueleto calcário externo. Em vermes, águas-vivas e alguns moluscos, é hidrostático.

Em vários moluscos, tem a forma de uma concha. Em diferentes espécies, sua estrutura é diferente. Como regra, inclui três camadas, consistindo na proteína conchiolin e carbonato de cálcio. As conchas são bivalves (mexilhões, ostras) e espirais com caracóis e, por vezes, agulhas e espigas de carbonato.

artrópodes

O tipo de artrópodes também pertence aos invertebrados. Este é o mais numeroso que combina crustáceos, aracnídeos, insetos, centopéias. Seu corpo é simétrico, tem membros pareados e é dividido em segmentos.

Por estrutura, o esqueleto dos animais é externo. Cobre todo o corpo na forma de uma cutícula contendo quitina. A cutícula é uma casca dura que protege cada segmento do animal. Suas áreas densas são escleritos, interligados por membranas mais móveis e flexíveis.

Nos insetos, a cutícula é forte e espessa, composta por três camadas. Na superfície, forma pêlos (chaetae), espinhos, cerdas e várias protuberâncias. Nos aracnídeos, a cutícula é relativamente fina e contém uma camada dérmica e membranas basais por baixo. Além de proteção, protege os animais da perda de umidade.

Os caranguejos terrestres e os piolhos da madeira não possuem uma camada externa densa que retém a umidade no corpo. Somente o modo de vida os salva de secar - os animais lutam constantemente por locais com alta umidade.

Esqueleto de cordados

Acorde - uma formação esquelética axial interna, um fio longitudinal da estrutura óssea do corpo. Está presente em cordados, dos quais existem mais de 40.000 espécies. Estes incluem invertebrados, nos quais a notocorda está presente por um determinado período em um dos estágios de desenvolvimento.

Nos representantes inferiores do grupo (lancetas, ciclóstomos e certas espécies de peixes), a notocorda é preservada ao longo da vida. Nas lancetas, localiza-se entre os intestinos e o tubo neural. Consiste em placas musculares transversais, que são cercadas por uma concha e são interconectadas por excrescências. Contraindo e relaxando, funciona como um esqueleto hidrostático.

Nos ciclóstomos, a notocorda é mais sólida e possui rudimentos de vértebras. Eles não têm membros emparelhados, mandíbulas. O esqueleto é formado apenas por tecido conjuntivo e cartilaginoso. Destes, são formados o crânio, os raios das barbatanas e a treliça a céu aberto das brânquias do animal. A língua dos ciclóstomos também tem um esqueleto; na parte superior do órgão há um dente com o qual o animal carrega sua presa.

Vertebrados

Nos representantes superiores dos cordados, o cordão axial se transforma em uma espinha - o elemento de suporte do esqueleto interno. É uma coluna flexível composta por ossos (vértebras) que são conectados por discos e cartilagens. Como regra, é dividido em departamentos.

A estrutura dos esqueletos dos vertebrados é muito mais complicada do que a de outros cordados e, além disso, dos invertebrados. Todos os representantes do grupo são caracterizados pela presença de um quadro interno. Com o desenvolvimento do sistema nervoso e do cérebro, formaram um crânio ósseo. E a aparência da coluna forneceu melhor proteção para a medula espinhal e os nervos.

Membros pareados e não pareados partem da coluna. Desemparelhados são caudas e barbatanas, emparelhados são divididos em cintos (superior e inferior) e o esqueleto de membros livres (barbatanas ou membros de cinco dedos).

Peixe

Nesses vertebrados, o esqueleto consiste em duas seções: o tronco e a cauda. Tubarões, raias e quimeras não possuem tecido ósseo. Seu esqueleto é composto de cartilagem flexível, que com o tempo acumula calcário e se torna mais dura.

O resto dos peixes tem um esqueleto ósseo. As camadas cartilaginosas estão localizadas entre as vértebras. Na parte anterior, os processos laterais se estendem a partir deles, passando para as costelas. O crânio dos peixes, ao contrário dos animais terrestres, possui mais de quarenta elementos móveis.

A faringe é cercada por um semicírculo de 3 a 7 entre os quais há fendas branquiais. Do lado de fora, eles formam brânquias. Todos os peixes os têm, apenas em alguns são formados por tecido cartilaginoso, enquanto em outros - por osso.

Os ossos radiais das barbatanas conectadas por uma membrana partem da coluna vertebral. Barbatanas emparelhadas - peitorais e ventrais, não emparelhadas - anal, dorsal, caudal. Seu número e tipo variam.

Anfíbios e répteis

Nos anfíbios, aparecem as regiões cervical e sacral, que variam de 7 a 200 vértebras. Alguns anfíbios têm uma seção de cauda, ​​alguns não têm cauda, ​​mas existem membros emparelhados. Eles se movem pulando, então os membros posteriores são alongados.

Espécies sem cauda não possuem costelas. A mobilidade da cabeça é fornecida pela vértebra cervical, que está presa à parte de trás da cabeça. Ombros, antebraços e mãos aparecem na região torácica. A pelve contém os ossos ilíaco, púbico e isquiático. E os membros posteriores têm uma perna, coxa, pé.

O esqueleto dos répteis também possui essas partes, tornando-se mais complicado com a quinta seção da coluna - a lombar. Eles têm 50 a 435 vértebras. O crânio é mais ossificado. A seção da cauda está necessariamente presente, suas vértebras diminuem no final.

As tartarugas têm um exoesqueleto na forma de uma forte concha de queratina e uma camada interna de osso. As mandíbulas das tartarugas são desprovidas de dentes. As cobras não têm esterno, ombro e cintura pélvica, e as costelas estão presas ao longo de todo o comprimento da coluna, exceto na seção da cauda. Suas mandíbulas são conectadas de forma muito móvel para engolir presas grandes.

Aves

As características do esqueleto das aves estão amplamente relacionadas à sua capacidade de voar, algumas espécies apresentam adaptações para correr, mergulhar, escalar galhos e superfícies verticais. As aves têm cinco seções da coluna vertebral. Partes da região cervical são conectadas de forma móvel, em outras regiões as vértebras são frequentemente fundidas.

Seus ossos são leves e alguns estão parcialmente cheios de ar. O pescoço das aves é alongado (10-15 vértebras). Seu crânio é completo, sem costuras, na frente tem um bico. A forma e o comprimento do bico são muito diferentes e estão associados à forma como os animais se alimentam.

A principal adaptação para o voo é um crescimento ósseo na parte inferior do esterno, ao qual os músculos peitorais estão ligados. A quilha é desenvolvida em pássaros voadores e pinguins. Na estrutura do esqueleto dos vertebrados associados ao voo ou à escavação (toupeiras e morcegos), também está presente. Não é em avestruzes, o papagaio-coruja.

Os membros anteriores dos pássaros são asas. Eles consistem em um úmero espesso e forte, uma ulna curva e um raio fino. Alguns dos ossos da mão são fundidos. Em todos, exceto avestruzes, os ossos púbicos pélvicos não se fundem. Assim, os pássaros podem colocar ovos grandes.

mamíferos

Agora existem cerca de 5.500 espécies de mamíferos, incluindo humanos. Em todos os representantes da classe, o esqueleto interno é dividido em cinco seções e inclui o crânio, a coluna vertebral, o tórax, os cintos das extremidades superiores e inferiores. Os tatus têm um exoesqueleto na forma de uma concha de vários escudos.

O crânio dos mamíferos é maior, há um osso zigomático, um palato ósseo secundário e um osso timpânico pareado, que não está presente em outros animais. A faixa superior, inclui principalmente as omoplatas, clavículas, ombro, antebraço e mão (do pulso, metacarpo, dedos com falanges). A faixa inferior consiste na coxa, perna, pé com tarso, metatarso e dedos. As maiores diferenças dentro da classe são vistas precisamente nas cinturas dos membros.

Cães e equídeos não possuem omoplatas e clavículas. Nas focas, o ombro e o fêmur estão escondidos dentro do corpo, e os membros de cinco dedos são conectados por uma membrana e parecem nadadeiras. Os morcegos voam como pássaros. Seus dedos (exceto um) são muito alongados e conectados por uma membrana de pele, formando uma asa.

Como uma pessoa é diferente?

O esqueleto humano tem as mesmas seções que outros mamíferos. Na estrutura, é mais semelhante a um chimpanzé. Mas, ao contrário deles, as pernas humanas são muito mais longas que os braços. Todo o corpo está orientado verticalmente, a cabeça não se projeta para a frente, como nos animais.

A participação do crânio na estrutura é muito maior do que a dos macacos. O aparelho da mandíbula, ao contrário, é menor e mais curto, as presas são reduzidas, os dentes são cobertos com esmalte protetor. Uma pessoa tem um queixo, o crânio é arredondado, não possui arcos superciliares contínuos.

Não temos cauda. Sua variante subdesenvolvida é representada por um cóccix de 4-5 vértebras. Ao contrário dos mamíferos, o peito não é achatado em ambos os lados, mas expandido. O polegar se opõe ao resto, a mão está conectada de forma móvel ao pulso.

Questão 1.
Esqueleto desempenha as seguintes funções:
1) suporte - para todos os outros sistemas e órgãos;
2) motor - proporciona o movimento do corpo e suas partes no espaço;
3) protetor - protege os órgãos do tórax e da cavidade abdominal, cérebro, nervos, vasos sanguíneos de influências externas.

Questão 2.
Distinguir dois tipos de esqueleto- externo e interno. Alguns protozoários, muitos moluscos, artrópodes têm um esqueleto externo - são as conchas de caracóis, mexilhões, ostras, conchas duras de lagostins, caranguejos, revestimentos quitinosos leves, mas fortes de insetos. Invertebrados radiolários, cefalópodes e vertebrados têm um esqueleto interno.

Questão 3.
O corpo dos moluscos é geralmente fechado em uma concha. A concha pode consistir em duas abas ou ter uma forma diferente na forma de uma tampa, enrolada, espiral, etc. A casca é formada por duas camadas - a externa, a orgânica e a interna - de carbonato de cálcio. A camada calcária é subdividida em duas camadas: atrás da camada orgânica há uma camada tipo porcelana formada por cristais prismáticos de carbonato de cálcio, e abaixo dela há uma camada de madrepérola, cujos cristais são na forma de finos cristais placas nas quais a luz interfere.
A concha é um esqueleto rígido externo.

Pergunta 4.
O corpo e os membros dos insetos têm uma cobertura quitinosa - a cutícula, que é o esqueleto externo. A cutícula de muitos insetos é equipada com um grande número de pêlos que desempenham a função de toque.

Pergunta 5.
Os protozoários podem formar esqueletos externos na forma de conchas ou conchas (foraminíferos, radiolários, flagelados blindados), bem como esqueletos internos de várias formas. A principal função do esqueleto do protozoário é a proteção.

Pergunta 6.
A presença de capas duras nos artrópodes impede o crescimento contínuo dos animais. Portanto, o crescimento e o desenvolvimento dos artrópodes são acompanhados por mudas periódicas. A cutícula velha é derramada e até que a nova endureça, o animal cresce.

Pergunta 7.
Os vertebrados têm um esqueleto interno, cujo principal elemento axial é a notocorda. Nos vertebrados, o esqueleto interno consiste em três seções - o esqueleto da cabeça, o esqueleto do corpo e o esqueleto dos membros. Os vertebrados (peixes anfíbios, répteis, aves, mamíferos) têm um esqueleto interno.

Pergunta 8.
Plantas então eles também têm estruturas de suporte com as quais levam as folhas ao sol e as mantêm em uma posição tal que as lâminas das folhas são iluminadas o melhor possível pela luz solar. Em plantas lenhosas, o tecido mecânico serve como principal suporte. Existem três tipos de tecidos mecânicos:
1) o colênquima é formado a partir de células vivas de várias formas. Eles são encontrados em caules e folhas de plantas jovens;
2) as fibras são representadas por células mortas alongadas com membranas uniformemente espessadas. As fibras fazem parte da madeira e da fibra. O linho é um exemplo de fibras liberianas não lignificadas;
3) as células pétreas têm forma irregular e conchas lignificadas fortemente espessadas. Essas células formam a casca das nozes, os caroços das drupas e assim por diante. Células pedregosas são encontradas na polpa de frutas de pêra e marmelo.
Em combinação com outros tecidos, o tecido mecânico forma uma espécie de "esqueleto" da planta, desenvolvido especialmente no caule. Aqui, muitas vezes forma uma espécie de cilindro que passa dentro da haste, ou está localizado ao longo dela em cordões separados, proporcionando a resistência à flexão da haste. Na raiz, ao contrário, o tecido mecânico concentra-se no centro, aumentando a resistência da raiz ao rasgo. A madeira também desempenha um papel mecânico, mesmo após a morte das células da madeira continuam a desempenhar uma função de suporte.

O esqueleto dos vertebrados é formado a partir do mesoderma e consiste em 3 seções: o esqueleto da cabeça (crânio), o esqueleto axial do tronco (corda, coluna e costelas), o esqueleto dos membros e seus cintos.

As principais direções de evolução do esqueleto axial:

1. Substituição da corda pela coluna, tecido cartilaginoso por osso.

2. Diferenciação da coluna em seções (de duas a cinco).

3. Aumento do número de vértebras nos departamentos.

4. Formação do tórax.

Os ciclóstomos e os peixes inferiores retêm a notocorda durante toda a vida, mas já possuem os primórdios das vértebras (formações cartilaginosas pareadas localizadas acima e abaixo da corda): os arcos superiores nos ciclóstomos e os inferiores nos peixes.

Nos peixes ósseos, os corpos vertebrais se desenvolvem, os processos espinhosos e transversos aparecem e um canal da medula espinhal é formado. A coluna vertebral consiste em 2 seções: tronco e cauda. Na região do tronco existem costelas que terminam livremente na face ventral do corpo.

Os anfíbios têm 2 novos departamentos: cervical e sacral, cada um deles contém uma vértebra. Há um esterno cartilaginoso. As costelas em anfíbios com cauda são de comprimento insignificante e nunca atingem o esterno; em anfíbios sem cauda, ​​as costelas estão ausentes.

Na coluna vertebral dos répteis, destaca-se a região cervical, que contém 8-10 vértebras, a torácica, lombar (nessas regiões - 22 vértebras), a sacral - 2 e a caudal, que pode ter várias dezenas de vértebras. As duas primeiras vértebras cervicais têm uma estrutura especial, resultando em maior mobilidade da cabeça. As últimas três vértebras cervicais têm cada uma um par de costelas. Os primeiros cinco pares de costelas da região lombotorácica unem-se ao esterno cartilaginoso para formar a caixa torácica.

Nos mamíferos, a coluna vertebral consiste em 5 seções. A região cervical tem 7 vértebras, a torácica - de 9 a 24, a lombar - de 2 a 9, a sacral - 4-10 ou mais, na região caudal - variações muito grandes. Há uma redução das costelas nas regiões cervical e lombar. Osso do esterno. 10 pares de costelas chegam ao esterno, formando o tórax.

Anomalias esqueléticas determinadas ontofilogeneticamente: costelas adicionais na sétima vértebra cervical ou na primeira vértebra lombar, divisão do arco posterior das vértebras, não união dos processos espinhosos das vértebras ( Spinabifida), um aumento no número de vértebras sacrais, a presença de uma cauda, ​​etc.

O crânio dos vertebrados se desenvolve como uma continuação do esqueleto axial. departamento do cérebro) e como suporte para os sistemas respiratório e digestivo anterior ( região visceral).

As principais direções da evolução do crânio:

1. Combinando o visceral (facial) com o cérebro, aumentando o volume do cérebro.

2. Reduzir o número de ossos do crânio devido à sua fusão.

3. Substituição de um crânio cartilaginoso por um ósseo.

4. Conexão móvel do crânio com a coluna.

A origem do crânio axial está associada ao metamerismo (segmentação) da cabeça. Seu marcador vem de dois departamentos principais: cordal- nas laterais da corda, o que preserva a divisão em segmentos ( paracordalia), precordal- à frente do acorde ( trabéculas).

As trabéculas e as paracordálias crescem e se fundem para formar o crânio por baixo e lateralmente. Cápsulas olfativas e auditivas crescem para isso. As paredes laterais são preenchidas com cartilagens orbitais. O crânio axial e visceral se desenvolvem de forma diferente e não estão relacionados entre si nos estágios iniciais da filogênese e ontogênese. O crânio do cérebro passa por três estágios de desenvolvimento: membranoso, cartilaginoso e ósseo.

Nos ciclóstomos, o teto do crânio cerebral é tecido conjuntivo (membranoso), e a base é formada por tecido cartilaginoso. O crânio visceral é representado pelo esqueleto do funil pré-oral e da brânquia, que nas lampreias consiste em uma fileira de sete cartilagens.

Nos peixes inferiores, o crânio axial é cartilaginoso (Figura 8). A parte de trás da cabeça aparece. O crânio visceral consiste em 5-6 arcos cartilaginosos localizados metamericamente que cobrem a parte anterior do tubo digestivo. O primeiro arco, o maior, é chamado de arco da mandíbula. Consiste na cartilagem superior - quadrado palatino, que forma a mandíbula superior primária. A cartilagem inferior, a cartilagem de Meckel, forma o maxilar inferior primário. O segundo arco branquial - hióide (hióide), consiste em duas cartilagens hiomandibulares superiores e duas inferiores - hióides. A cartilagem hiomandibular de cada lado se funde com a base do crânio cerebral, o hióide se conecta à cartilagem de Meckel. Assim, o arco da mandíbula está conectado ao crânio cerebral e esse tipo de conexão do crânio visceral e cerebral é chamado de hióstilo.

Figura 8. Mandíbulas (de acordo com Romer, Parsons, 1992). A-B - modificação dos dois primeiros pares de arcos branquiais na mandíbula dos peixes; D - esqueleto cabeça de tubarão: 1 - crânio, 2 - cápsula olfativa, 3 - cápsula auditiva, 4 - coluna vertebral, 5 - cartilagem palatina quadrada (mandíbula superior), 6 - cartilagem de Meckel, 7 - hiomandibular, 8 - hióide, 9 - splash (a primeira fenda branquial subdesenvolvida), 10 - a primeira fenda branquial completa: D - uma seção transversal do tubarão na área da cabeça.

Os peixes ósseos desenvolvem um crânio ósseo secundário. É parcialmente composto de ossos que se desenvolvem a partir das cartilagens do crânio primário, bem como de ossos tegumentares que são adjacentes ao crânio primário. O teto do crânio cerebral consiste em pares de ossos frontais, parietais e nasais. Na região occipital existem ossos occipitais. No crânio visceral, os maxilares secundários se desenvolvem a partir dos ossos tegumentares. O papel do maxilar superior passa para os ossos tegumentares que se desenvolvem no lábio superior, no maxilar inferior e também para os ossos tegumentares que se desenvolvem no lábio inferior. Em outros arcos viscerais, os ossos tegumentares não se desenvolvem. O tipo de conexão entre o crânio cerebral e visceral é hióstilo. O crânio de todos os peixes está conectado de forma fixa à coluna vertebral.

O crânio dos vertebrados terrestres muda principalmente devido à perda da respiração branquial. Nos anfíbios, muita cartilagem ainda é preservada no crânio do cérebro, torna-se mais leve que o crânio dos peixes. Característica de todos os vertebrados terrestres é a conexão móvel do crânio com a coluna vertebral. As maiores mudanças ocorrem no crânio visceral. Os anfíbios têm mandíbulas secundárias funcionais. O primeiro, o arco da mandíbula, é parcialmente reduzido. A cartilagem quadrada palatina do primeiro arco da mandíbula se funde com a base do crânio cerebral - esse tipo de conexão é chamado de autostilo. Nesse sentido, a cartilagem hiomandibular do arco hióide perde seu papel de suspensão do arco mandibular. Ele é transformado no ossículo auditivo (coluna) localizado na cápsula auditiva. A cartilagem inferior do primeiro arco branquial - a cartilagem de Meckel - é parcialmente reduzida e o restante é circundado por ossos tegumentares. O hióide (cartilagem inferior do segundo arco) é transformado nos cornos anteriores do osso hióide. Os demais arcos viscerais (são 6 no total nos anfíbios) são preservados na forma de osso hióide e na forma de cartilagens laríngeas.

Nos répteis, o crânio de um animal adulto ossifica. Há um grande número de ossos tegumentares. A conexão do crânio visceral e cerebral ocorre devido ao osso quadrado (o dorso ossificado da cartilagem quadrada palatina reduzida). O crânio é autostyle. As mandíbulas são secundárias. As alterações em outras partes dos arcos viscerais são as mesmas dos anfíbios. Nos répteis, um palato duro secundário e arcos zigomáticos são formados.

Nos mamíferos, há uma diminuição no número de ossos como resultado de sua fusão e um aumento no volume do crânio cerebral. O teto do crânio é formado pelos ossos frontal e parietal, a região temporal é coberta pelo arco zigomático. As maxilas secundárias formam a parte anterior inferior do crânio. A mandíbula inferior consiste em um osso e seu processo forma uma articulação com a qual se conecta ao crânio do cérebro.

Os rudimentos do quadrado palatino e da cartilagem de Meckel são transformados, respectivamente, nos ossículos auditivos - a bigorna e o martelo. A parte superior do arco hióide forma o estribo, a parte inferior forma o aparelho hióide. Partes do 2º e 3º arcos branquiais formam a cartilagem tireóide da laringe, os 4º e 5º arcos são convertidos nas cartilagens restantes da laringe. Em mamíferos superiores, o volume do crânio do cérebro aumenta significativamente. Nos humanos, o tamanho do crânio facial é significativamente reduzido em comparação com a região do cérebro, o crânio é arredondado e liso. O arco zigomático é formado (tipo sinapsídeo de crânio).

Defeitos do crânio determinados ontofilogeneticamente: um aumento no número de elementos ósseos (cada osso pode consistir em um grande número de ossos), não união do palato duro - "fenda palatina", sutura frontal, a parte superior das escamas occipitais pode ser separado do restante da sutura transversa; no maxilar superior há um osso incisivo não pareado característico de outros mamíferos, um osso auditivo, ausência de protrusão do queixo, etc.

As principais direções de evolução do esqueleto dos cintos e do membro livre:

1. Das dobras cutâneas (metapleurais) da lanceta às barbatanas emparelhadas dos peixes.

2. Da barbatana multifeixe do peixe ao membro de cinco dedos.

3. Maior mobilidade da conexão dos membros com os cintos.

4. Redução do número de ossos do membro livre e seu aumento por fusão.

A base para a formação dos membros dos vertebrados são as dobras cutâneas nas laterais do corpo (metapleurais), que estão presentes na lanceta e nas larvas dos peixes.

Devido à mudança de função, as pregas metapleurais mudaram sua estrutura. Nos peixes, os músculos e um esqueleto apareceram neles, na forma de uma série metamérica de raios cartilaginosos que formam o esqueleto interno das barbatanas. Nos peixes superiores, os raios das barbatanas são ósseos. A cintura anterior primária é um arco (principalmente ósseo) que cobre o corpo dos lados e do lado ventral. A cintura encontra-se superficialmente, coberta por vários ossos homólogos à escápula e coracóide dos vertebrados superiores. Serve apenas para conectar as aletas com a correia secundária. O cinturão secundário consiste em um grande osso pareado, que está preso ao teto do crânio no lado dorsal e conectado um ao outro no lado ventral. A cintura posterior do peixe é pouco desenvolvida. É representado por uma pequena placa emparelhada. Nos peixes com barbatanas de bótia, as barbatanas passaram a servir de suporte ao mover-se pelo solo, e nelas ocorreram mudanças que os prepararam para a transformação em um membro de cinco dedos de vertebrados terrestres (Figura 9). O número de elementos ósseos diminuiu, eles se tornaram maiores: a seção proximal é um osso, a seção média é de dois ossos, a seção distal é formada por raios localizados radialmente (7-12). A articulação do esqueleto do membro livre com a cintura dos membros tornou-se móvel, o que permitiu que os peixes de nadadeiras lobadas utilizassem suas nadadeiras como suporte para o corpo ao se mover pelo solo.

Figura 9. Barbatana peitoral de um peixe com nadadeira lobada e pata dianteira de um antigo anfíbio (após Carroll, 1992). 1 - kleytrum, 2 - escápula, 3 - basal, correspondente ao úmero, 4 - basal, correspondente à ulna, 5 - basal, correspondente ao rádio, 6 - radial, 7 - clavícula.

O próximo estágio de evolução é a substituição de uma forte conexão de elementos esqueléticos com articulações móveis, uma diminuição no número de fileiras no punho e no número de ossos em sequência nos vertebrados superiores, um alongamento significativo do proximal (ombro, antebraço) e seções distais (dedos), bem como encurtamento dos ossos da seção média.

O membro dos vertebrados terrestres é uma alavanca complexa que serve para mover o animal em terra. Os cintos de membros (omoplatas, corvos, clavículas) têm a forma de um arco que cobre o corpo pelas laterais e pela parte inferior (Figura 10). Para prender um membro livre, há um recesso na omoplata e os próprios cintos ficam mais largos, o que está associado a um desenvolvimento significativo dos músculos dos membros. Nos vertebrados terrestres, a cintura pélvica é composta por 3 pares de ossos: o ílio, o ísquio e o púbis (Figura 11).Os ossos isquiáticos estão ligados ao sacro. Todos os três ossos formam o acetábulo. A secção dorsal dos cintos é bem desenvolvida, o que contribui para o seu fortalecimento mais forte.

Figura 10. Comparação das cinturas dos membros anteriores de peixes anfíbios (esquerda) e anfíbios (direita) (após Kvashenko, 2014). 1 - kleytrum, 2 - escápula, 3 - clavícula, 4 - esterno, 5 - coracóide, 6 - presterno, 7 - retroesterno.

Em humanos, existem anomalias ontofilogenéticas determinadas do esqueleto dos membros: pés chatos, ossos adicionais do pulso, tarso, dedos adicionais ou dedos dos pés (polidactilia), etc.

Figura 11. Desenvolvimento da cintura pélvica em vertebrados terrestres em conexão com a redução das costelas (de acordo com Kvashenko, 2014). 1 - inteiro, 2 - costelas, 3 - processos espinhosos abdominais, 4 - placa pélvica de peixe, 5 - fossa da articulação do quadril, 6 - ílio, 7 - osso púbico, 8 - ísquio, 9 - fêmur, 10 - vértebra sacral .

Tópico 1. Diversidade de animais

Trabalho prático nº 5. Comparação da estrutura dos esqueletos de vertebrados

Alvo: considere os esqueletos dos vertebrados, encontre semelhanças e diferenças.

Progresso.

			répteis		mamíferos
Esqueleto da cabeça (crânio)	Os ossos estão rigidamente ligados uns aos outros. A mandíbula inferior é conectada de forma móvel. Existem arcos branquiais	Crânio cartilaginoso	Crânio de osso	Os ossos do crânio se fundem. Tem uma caixa cerebral grande, grandes órbitas oculares	O crânio é a região do cérebro, que consiste em ossos que crescem juntos, a região facial (mandíbulas)
Esqueleto do tronco (coluna)	Dois departamentos: tulubovy, cauda. As vértebras tubulares possuem costelas	Departamentos: cervical, tulubovy, sacral, caudal. Uma vértebra cervical. sem costelas	Seções (5): cervical, torácica, lombar, sacral, caudal. A região cervical proporciona mobilidade da cabeça. Costelas bem desenvolvidas. Há um peito - vértebras torácicas, costelas, esterno	Seções (5): cervical, torácica, lombar, sacral, caudal. A região cervical possui um grande número de vértebras (11-25). As vértebras das seções torácica, lombar e sacral são conectadas de forma fixa (base forte). Costelas são desenvolvidas. Há um peito - vértebras torácicas, costelas, esterno tem quilha	Seções (5): cervical, torácica, lombar, sacral, caudal. A região cervical (7 vértebras) proporciona a mobilidade da cabeça. Costelas bem desenvolvidas. Há um peito - vértebras torácicas, costelas, esterno
esqueleto do membro	Nadadeiras pareadas (peitorais, ventrais) são representadas por raios ósseos	Anterior - ossos do ombro, antebraço, mão. Posterior - ossos da coxa, perna, pé. Membros terminam em dedos (5)	Anterior - úmero, ulna e rádio, mão. Costas - fêmur, perna, pé. Membros terminam em dedos (5)	Membros são asas. Anterior - úmero, ulna e rádio, a mão tem três dedos. Costas - fêmur, perna, pé. Os ossos do pé se fundem e formam o antebraço. Membros terminam em dedos	Anterior - úmero, ulna e rádio, ossos da mão. Posterior - fêmur, tíbia pequena e grande, ossos do pé. Membros terminam em dedos (5)
Esqueleto da cintura escapular	Músculos se unem aos ossos	Cinto dos membros anteriores - omoplatas (2), ossos de corvo (2), clavículas (2). Cinto dos membros posteriores - três pares de ossos pélvicos fundidos	Cinto dos membros anteriores - omoplatas (2), clavículas (2). Cinto dos membros posteriores - três pares de ossos pélvicos fundidos	Cinto dos membros anteriores - omoplatas (2), clavículas (2) fundidas e formando um garfo Cinto dos membros posteriores - três pares de ossos pélvicos fundidos
Maneira de viajar	Os peixes estão nadando. Os movimentos são fornecidos pelas nadadeiras: caudal - movimento ativo para frente, emparelhado (abdominal, peitoral) - movimento lento	Fornecer locomoção de salto. Os animais podem nadar graças às membranas entre os dedos dos membros posteriores.	Durante o movimento, o corpo rasteja ao longo do substrato. Crocodilos, cobras podem nadar	O principal meio de transporte é o voo. O esqueleto é caracterizado pela leveza - os ossos têm cavidades cheias de ar. O esqueleto é forte - o crescimento dos ossos.	Diferentes modos de movimento - correr, pular, voar (ambiente terrestre), cavar buracos no solo (solo), nadar e mergulhar (ambiente aquático)

conclusões. 1. Todos os vertebrados têm um esqueleto interno, que tem um plano estrutural geral - o esqueleto da cabeça (crânio), o esqueleto do corpo (coluna), o esqueleto dos membros, o esqueleto dos cintos dos membros. 2. O esqueleto desempenha uma função protetora, serve como local de fixação para os músculos que proporcionam movimento aos animais. 3. As características da estrutura dos esqueletos dos vertebrados fornecem certas formas de movimento desses animais no espaço.

Esqueleto - o esqueleto de animais domésticos inclui duas seções (Fig. 15): axial e membros (periféricos).
O esqueleto axial em animais domésticos é representado por vértebras dispostas metamericamente que formam a coluna vertebral, o tórax e o crânio. Seus ossos são secundários e se desenvolvem devido aos elementos do esqueleto interno. Apenas os ossos tegumentares do crânio e da clavícula se desenvolvem às custas dos elementos do esqueleto externo - os ossos primários.
Ao longo do corpo do animal, ao longo do plano mediano, há uma coluna vertebral, na qual se distinguem duas partes: a coluna vertebral - columna vertebralis, formada pelos corpos das vértebras, - a parte de suporte, conectando o trabalho dos membros na forma de um arco cinemático, e o canal espinhal - canalis vertebralis, que é formado pelos arcos das vértebras que circundam a medula espinhal.

Com o aparecimento em animais terrestres de membros fixados no esqueleto axial, a coluna vertebral é diferenciada em seções que coincidem com a direção de ação das forças de gravidade do corpo dos tetrápodes. Nos locais em que os cintos de membros estão presos a ele, destacam-se as seções torácica e sacral, a seção lombar permanece entre elas: a seção cervical se forma na frente da torácica e a cauda atrás da sacral (Fig. 16). Assim a coluna foi dividida em seções cervical, torácica, lombar, sacral e caudal, nas quais as vértebras adquiriram algumas diferenças relacionadas à sua função. A região torácica, juntamente com a lombar, também se distingue como o esqueleto do corpo.
Costelas - costelas são preservadas em vertebrados superiores completamente apenas na região torácica, formando um segmento ósseo completo onde as costelas se unem ao esterno com auxílio das cartilagens costais, ou incompletas, formadas apenas pelas vértebras torácicas, costelas ósseas e cartilagens costais . Em outras seções, as costelas permanecem na forma de rudimentos fundidos com os processos transversos.
Com o desenvolvimento dos membros nos vertebrados terrestres, o esterno (osso do peito) aparece na região torácica, sobre o qual repousam as extremidades inferiores das cartilagens costais.
O número de vértebras na região torácica é de 12 a 19, na região caudal - de 12 a 24. Nos mamíferos, são 7 vértebras na região cervical, e 6 ou 7 na região lombar, e menos na sacral região - apenas 3-5 (Tabela 3).