31 § TÁMASZTÁS ÉS MOZGÁS. TESTSZIMMETRIA. AZ ÁLLATOK HELYVÁLTATOZTÁSÁNAK MÓDJAI. A VÁZ SOKFÉLESÉGE. A TÁMASZTÁS ÉS MOZGÁS SZERVRENDSZERÉNEK JELENTŐSÉGE

31 §   TÁMASZTÁS  ÉS  MOZGÁS.  TESTSZIMMETRIA.  AZ  ÁLLATOK  HELYVÁLTATOZTÁSÁNAK  MÓDJAI.  A VÁZ  SOKFÉLESÉGE.  A  TÁMASZTÁS ÉS MOZGÁS  SZERVRENDSZERÉNEK  JELENTŐSÉGE

Megismerkedtek a támasztás és mozgás szervrendszerének rendeltetésével, az állatok mozgásával és az ezzel összefüggésben lévő váz felépítésével.

Miért védtelenek az ízeltlábúak vedlés közben?

Mint tudjátok az állatok egyik megkülönböztető ismérve, hogy képesek az aktív mozgásra. Az állatok különféleképpen változtatnak helyet a szárazföldön, a levegőben és a vízben, de a vízben egyesek helyhezkötött életmódot folytatnak.

Az életmód és az aktív helyváltoztatási képesség befolyásolja az állat külalakját, testszerveződését, testszimmetriáját.

Az állatoknál a testszimmetria két típusa figyelhető meg – sugaras és kétoldali szimmetria. A testszimmetria abban nyilvánul meg, hogy a test egymáshoz hasonló részekre tagolódik.

A sugaras (radiális) testszimmetriájú szervezetek (egy tortához hasonlóan), egy középpontból kiindulva több sík mentén elvágva nagyjából megegyező szeleteket kapunk. Egy ilyen élőlénynek nincsen „bal” vagy „jobb” oldala. Kizárólag az alsó és felső részükről beszélhetünk.
Ez a fajta szimmetria a helyhez kötött életmódú állatokra jellemző, mint a tengeri rózsák, lebegő állatokra, mint a medúzák, illetve egyes lassú mozgású szervezetekre, mint a tengericsillagok. 

A legtöbb állat (és természetesen az ember is) kétoldali (bilaterális) szimmetriát mutat. A legtöbb bilaterálisan szimmetrikus állat oldali megegyező képet mutatnak, mintha egy tükörrel lennének kettévágva.

A kétoldali szimmetria kialakulása az aktívan mozgó élőlényeket részesíti előnyben, ezen kívül lehetővé tette a szervezet áramvonalasítását, elősegítette a központi idegrendszer kialakulását. A gerinchúrosok és a gerincesek is bilaterálisan szimmetrikusak.

A képen képzeletbeli síkok osztják a mókus testét különböző részekre.
A zöld sík osztja jobb és bal félre, amik egymás tükörképei. Ez a szimmetria-sík.
A lila sík háti és hasi oldalra osztja a testet.
A rózsaszín sík választja el  a test elülső és hátsó részét.   

A mozgás képessége nagy szerepet játszik az állatok életében: az élelem-keresésben, a ragadozók elől való menekülésben, párkeresésben.

A környezet (vízi, szárazföldi, talaj, levegő), amiben él az állat meghatározza a mozgásait. A vízben az állatok úszással vagy a fenéken való kúszással mozognak. A szárazföld felszínén járás, szökellés, ugrálás, futás, csúszás az elterjedt. A talajban különböző ásási technikákkal fúrják magukat előre. A levegőben vitorlázó vagy aktív repülés alkalmaznak.

Az állatok térben való mozgását a támasztás és mozgás szervrendszere azaz a váz-izomrendszer biztosítja. Ez a különböző testszerveződésű és életmódú szervezeteknél nagyon eltérő lehet.

A támasztás és mozgás szervrendszerének alapja a váz és a vázizmok.

A különböző állatok váz-izomrendszere nagyon eltérő lehet, de alapvető funkciójuk ugyanaz:

·          a test támasztása;

·          a belső szervek védelme;

·          a test helyváltoztatásának biztosítása.

A váz lehet külső vagy belső.

A primitív állatoknak külső váza van, amit szerves és szervetlen anyagok alkotnak. A szerves anyagok adják a váz rugalmasságát, a szervetlen ásványok pedig a szilárdságát biztosítják.

Tagolatlan külső váz.

Az űrbelű korallpolipok külön egyedei állítják elő a kalcium tartalmú vázat, és mivel ezek az állatok szaporodáskor nem szakadnak el egymástól, hatalmas telepek jönnek létre, amiket korallzátonyoknak hívunk.

A hengeres férgek külső váza a többrétegű kutikula. A helytülő soksertéjű férgek külső váza kitincsövecskékből áll. Sok puhatestű rendelkezik külső mészvázzal – csigaházzal vagy kagylóhéjjal.

Tehát a tagolatlan külső vázzal rendelkező állatok lassú mozgásúak vagy helytülő életmódot folytatnak. Ezen állatok izmainak nagy része gyakorlatilag nem kapcsolódik a vázhoz. Valójában az ő izmaik a kültakaróval alkotnak egységes bőrizomtömlőt, ami szintén egyfajta külső váz.

A puhatestűeknél  csak azok az izmok kapcsolódnak a héjhoz, amik behúzzák a testet a héjba, így biztosítják a puha test védelmét (a csigáknál). A kagylóknál a két teknő belső felületét speciális, erős záróizmok kapcsolják egymáshoz, melyek összehúzódva a héjat szorosan zárják.

Tagolt külső váz.

Csak az Ízeltlábúaknál fejlődött ki tagolt külső váz, ami lehetővé teszi a nagyfokú mozgékonyságot. Mint már tudjátok ez a kitinpáncél, ami nem más, mint a kitin nevű fehérjét tartalmazó megkeményedő kutikula. A vízi fajok kitinpáncélját még erősebbé teszi a beépülő mész (azaz kalcium-kristályok). A különálló szelvényekhez (ízekhez) tapadnak belülről az állat izmai, és ez a felépítés bonyolult és gyors mozgásokat tesz lehetővé.

A rovarok nagy előnye a repülés képessége. Ezt a szárnyaknak köszönhetik, amik a külső váz – a kutikula kinövései. A repülőizmok a tor kitinlemezeit mozgatják, ezek pedig emelőszerűen lendítik le és fel a szárnyakat.

Óriáskagyló (Tridacna gigas)

A külső váznak azonban vannak negatívumai: nem képes a nyúlásra, nem növekszik együtt az állattal (kivétel a puhatestűek). Ezek az állatok időről időre „kinövik” külső vázukat, és ilyenkor „levetik” azt – vedlenek. A vedlés alatt az állat nagyon sérülékeny: testfelszíne puha, sebezhető, könnyű préda a ragadozók számára. Ezen kívül legyen bármily könnyű is a külső váz, sohasem lehet kisebb, mint maga a test, hiszen kívül van, és jelentős súly az állat számára. Ez befolyásolja az állatok méreteit, növekedési határait.

Óriás japán rák (Macrocheira kaempferi)

Figyeljük csak meg a legnagyobb kagylót, az óriáskagylót , amely méretei 1,2 m. körül mozog, a legnagyobb rákféle pedig, az óriás japán rák (Macrocheira kaempferi), elérheti a 4 métert. Ugyanakkor a külső váz nélküli vízi élőlények között sok olyan található, amelyek jelentősen túltesznek az előbbieken. Például az óriáskalmár (ami egy lábasfejű puhatestű) teste és tapogatói elérheti a 16,5 m. is. 

A külső vázzal rendelkező szárazföldi állatok méretei még kisebbek, mivel a szárazföldön a súlya nem kompenzálódik a víz felhajtó erejével. Ezzel magyarázható, hogy a külső vázas szárazföldi állatok kis méretűek vagy mikroszkopikusak.

Felirat hozzáadása

A belső váznak nincsenek a fentiekben elmondott negatívumai – együtt növekszik az állattal, és tömege jelentősen kisebb, mint más szervrendszereké. A belső váznak köszönhetően a gerinces állatok sokféle helyváltoztatásra, mozgásra képesek és hatalmas méreteket érhettek el. Gondoljatok csak a természetfilmekben látott dinoszauruszokra (kb. 20-30 méter), de a ma élő hüllők közül a nílusi krokodil testhossza kb. 6 méter, az afrikai elefánt kb. 7,5 méter, a cetcápa kb. 20 méter, és a ma élő legnagyobb emlős a kék bálna akár 33 méteresre is megnőhet.

Minden gerincesnek belső váza van. A belső váz csontszövetből és porcszövetből áll. Az izmok oly módon tapadnak a csontokhoz, hogy azok az ízületekben egymáshoz képest elmozdulhatnak. Ennek következtében mozog a test.

A gerincesek váza a következő részekből áll: tengelyváz, vágtagok váza, valamint a koponya (a fej váza). 

A gerinces állatok vázának összehasonlítása:
1- tengelyváz, melynek alapja a gerincoszlop,
2- végtagok váza,  3- koponya

Minden gerinces állat (halak, kétéltűek, hüllők, madarak, emlősök) tengelyvázának alapja a gerincoszlop, ami csigolyákból áll. A csigolyacsontok belsejében az ívek egy rést alakítanak ki. A csigolyacsontok úgy illeszkednek egymáshoz, hogy a rések sorozata gerinccsatornát alakít ki a gerincvelő (a központi idegrendszer része) védelmére.

 A váz ezen részei minden gerincesre jellemzőek, de egyes sajátosságaik az adott szervezetek környezethez való alkalmazkodásától függ. Amíg az állat elsődlegesen vízi életmódja miatt a gerincoszlop nem vesz részt a testsúly hordozásában, teljes hosszában szinte azonos felépítésű csigolyákból áll. A szárazföldi életmód következtében, azaz a végtagok kialakulásával a test súlya már nem egyenletesen oszlik meg a tengelyváz teljes hosszában – a csigolyák eltérő alakúak lesznek, s nyaki, törzsi (háti), ágyéki, keresztcsonti és farok tájékokat alakítanak ki. A gerincoszlopban jellegzetes görbületek, hajlatok jelennek meg.

 A halak gerincoszlopát annak teljes hosszában azonos erőhatások érik, így rajta csak törzsi és farok tájékot különíthetünk el. A csigolyatestek a gerinchúr körül alakulnak ki, s úgy sorakoznak egymás mögött, mint damil szálra fűzött gyöngyök. Egymáshoz apró ízületekkel kapcsolódnak, amely a szomszédos csigolyák egymáshoz képesti elmozdulását teszi lehetővé. Az elmozdulás lehetősége a vízszintes síkban sokkal nagyobb mértékű, mint hát-hasi irányban, s ez a halak jellegzetesen kígyózó úszómozgását alapozza meg. A gerincoszlopot a hozzá kapcsolódó izomzat mozgatja. A gerincesekben páros végtagok is megjelentek, amelyek alapját a halak mell- és hasúszói képezték. A páros végtagok ún. függesztő övekkel (vállöv, medence öv) kapcsolódnak a tengelyvázhoz. Ezek a halakban igen egyszerű felépítésűek. A mellső függesztőöv a koponyához rögzül. A hátulsó függesztőöv csontpárja viszont szabadon fekszik a hasi izomzatban, így helyzete viszonylag tág határok között változik.

A koponya több porc vagy csontos elemből áll.

A kétéltűek tengelyváza már a szárazföldön való közlekedéshez alkalmazkodott. A végtagok és függesztő öveik kialakulásának következményeként gerincoszlopuk nyaki, törzsi, ágyéki, keresztcsonti és farki tájékokra különül. A törzscsigolyákhoz rövid, fejletlen bordák kapcsolódnak. Mellkas nincs. A keresztcsonti tájék a kapcsolatot tartja a hátsó függesztőövvel, s azon keresztül a végtaggal. A farkos kétéltűek (szalamandrák, gőték) a lárva átalakulása után is hosszú farokkal rendelkeznek. A kétéltűek koponyája nagyrészt porcszövetből áll. 

A halakon kívül a gerinces állatok végtagjai egységes szerveződési elv alapján kapcsolódnak egymáshoz. Figyeljük meg ezt a mellső és hátsó végtagokon a lenti ábra alapján. A kéz- és lábtőcsontok száma eltérő lehet. Az ujjak száma az ősi kétéltűekben 5 és 10 között mozgott – ma az alapszabásnak az 5 tekinthető (ötujjú végtag). Az ujjakat alkotó csontocskák – az ujjpercek – száma és fejlettsége nagyban függ az életmódtól. A kétéltűeknél az első végtag négy, a hátsó ötujjú.

   

                               

A valódi szárazföldi állatok – a hüllők, madarak és emlősök gerince öt tájékra tagolódik: nyaki-, háti-, keresztcsonti-, ágyéki- és farokrész. Ezek az állatok jól fejlett bordákkal rendelkeznek, amik egyik végükkel (a háti oldalon) a csigolyákhoz, másik végükkel (a hasi oldalon) a szegycsonthoz kapcsolódnak. Így jön létre a mellkas. A mellkas védelmet nyújt a belső szerveknek, és jelentős szerepe van a légzésben (bordaközi izmok). A koponya csontszövetből áll, ami biztos védelmet nyújt az agyvelőnek. Végtagjaik a már megismert ötujjú végtagok, ám egyes csontok az életvitelhez vagy környezethez való alkalmazkodás során más-más formát vettek fel. 

A madár csontváza
gerinc, koponya, mellső és hátsó függesztőivek, 
mellkas szegycsonttaréjjal,
végtagok

Egy kicsit térjünk ki a madarak vázára, mivel az jelentősen alkalmazkodott a repüléshez. Mellső végtagjaik szárnyakká módosultak, rajtuk az ujjak csökevényesek. A repülni képes madarak szegycsontján egy nagy kinövés – a szegycsonttaréj található. Ehhez tapadnak a nagy repülőizmok, amik a szárnyak mozgatását végzik. Ezen kívül a madarak gerincében csak a nyaki csigolyák ízesülnek (kapcsolódnak) mozgathatóan, a többi gerinctájék összenőtt. Ez stabilitást nyújt repülés közben. A madarak csontjai nagyon könnyűek, ami szivacsos, üreges felépítésüknek köszönhető. Az agykoponya csontjai olyannyira összenőnek, hogy az egyes csontok csak fiatal madaraknál különböztethetők meg. 

A támasztás- és mozgás szervrendszerének másik alapvető alkotója a vázizomzat. Az állatok többségénél az izmok túlnyomó része a vázhoz kapcsolódik, és a test mozgatásában van szerepe.

A férgek izmai azaz izomsejtekből szerveződő izomrétegei, valamint az ezeket egymással összekötő kötőszöveti rétegek morfológiai és funkcionális egységet, ún. bőrizomtömlőt alkotnak. A „morfológiai” jelző arra utal, hogy e rétegek lapjával összenőttek, egymástól nem választhatók el. A funkcionális egység azt jelenti, hogy a bőrizomtömlő rétegei feladataikat csak együtt, egymástól szét nem választva képesek ellátni.

Az ízeltlábúak izmai belülről tapadnak a kitinpáncélhoz. Közülük a legnagyobbak a törzset és a végtagokat mozgatják.

A vázizmok összessége a gerinces állatok testének legtömegesebb részét teszi ki, amit a közéletben húsnak neveznek. A vázizmok, mint aktív mozgató szervek a csontokra hatnak, azokat egymáshoz közelítik vagy távolítják. A belső szervek összetételében is találhatók izomszövetek. A harántcsíkolt izmok működése akaratlagosan is irányítható, noha több esetben a reflexes működésé a főszerep (pl. nyelés, légzés). Gerincesekben harántcsíkolt izmok felelősek az alábbi feladatokért:

ü ízületek mozgatása azaz a csontok egymáshoz való közelítése vagy távolítása, s így magának a testnek a hely- és helyzetváltoztatása

ü más szervek mozgatása (pl. nyelv, szemgolyó, szemhéj, bőr, fülkagyló)

ü táplálkozás (pl. rágás, szopás, falatképzés, nyelés)

ü légzés (ebben emlősöknél a rekeszizom szerepe elsődleges: az izom összehúzása belégzést eredményez)

ü vizelet- és székletürítés (a gát záróizmainak és a hasizmok közreműködésével).

A halak általában izmos farki részük oldalirányú mozgatásával úsznak. A páros úszók a kormányzást biztosítják. A páratlan úszók az egyensúly megtartásában játszanak szerepet.

A szárazföldi gerincesek végtagjai
járóláb, tolóláb, ugróláb

A szárazföldi gerinces állatokra az ötujjú, páros végtag jellemző, ami a szárazföldön való közlekedéshez fejlődött ki. A kétéltűek és hüllők végtagjai a törzs oldalán helyezkednek el, ezért nem emelik, csak előretolják a testet (tolóláb). A madarak és emlősök végtagjai a törzs alján találhatók, így a testet felemelik, és hatékony mozgásformákat (járás, futás) hoznak létre (járóláb).

A kétéltűek többségénél a hátsó végtagok ugrólábakká alakultak. Az ugróláb megnyúlt ujjai között úszóhártya feszül, ezért a legtöbb béka nemcsak kitűnően ugrik, hanem úszik is.

A hüllők erős izomzatú törzsük kígyózó mozgásával haladnak előre. A kígyózó mozgásban fontos szerepe van a hajlékony gerincoszlopnak, a farok egyensúlyozó hatásának, és a kígyóknál a haspikkelyeknek.

Ellenőrző kérdések

1.     Nevezz meg olyan állatokat, amelyeknek sugaras testszimmetriája van. milyen életmód jellemző ezekre az állatokra?

2.     Hogyan mozoghatnak az állatok a különböző közegekben? Támaszd alá példákkal.

3.     Tud-e egy állat többféle módon is közlekedni? Támaszd alá példákkal.

4.     Mely állatok rendelkeznek külső vázzal, és melyek belsővel?

5.     Milyen alapvető részekből áll a gerinces állatok váza?

6.     Mely osztályokra jellemző az ötujjú végtag? Milyen csontokból áll?

7.     Mely osztályokra jellemző a mellkas? Mi alkotja? Mi a szerepe?

8.     Hogyan alkalmazkodott a madarak váza a repüléshez?

9.     Milyen szerepe lehet az izmoknak?

5. számú gyakorlati munka

Téma: A Gerincesek vázának összehasonlítása

Cél: megismerni és összehasonlítani a Gerincesek különböző osztályai képviselőinek csontvázát

Eszközök: képek „A gerincesek váza”, táblázatok

A munka menete

1.       Megvizsgáljuk a különböző vázakat („Csontos hal váza”, „Béka váza”, „Gyík váza”, „madár váza”, „Kutya váza”) az alábbi szempontokat figyelembe véve:

a)      gerinc – gerinctájékok (mennyi különül el, hogy nevezik őket), csigolyák alakja, bordák megléte;

b)      mellkas – van-e, milyen csontok alkotják, mi a szerepe;

c)       végtagok – van-e valódi függesztőöv (ha van, milyen csontok alkotják), milyen csontok alkotják a végtagokat, hogy helyezkednek el a végtagok (ugróláb, tolóláb, járóláb, szárny)

d)      koponya – milyen részekből áll, hogyan kapcsolódnak a csontok

2.       Megfigyeljük milyen sajátosságok utalnak a madarak csontvázán a repüléshez való alkalmazkodásra.

3.       Megfigyeléseinket bevisszük a táblázatba:

Jellegek	Halak	Kétéltűek	Hüllők	Madarak	Emlősök
gerinctájékok (megnevezni)
mely gerinctájékon vannak összenőve  csigolyák
bordák   (+ / -)
mellkas   (+ / -) esetleges jellegzetesség
végtagok száma (páros/ páratlan)

A környezethez való alkalmazkodással vagy az életvitellel módosulhatnak a végtagok. A mellékletekben megismert állatok alapján ismertetjük egyes jellegzetes módosulásokat.