骨骼的类型:流体静力骨骼、外骨骼与内骨骼
动物依靠三种骨骼类型之一获得支持并得以运动:由加压液体构成的流体静力骨骼、坚硬的体外外骨骼,或由骨与软骨构成的体内内骨骼。
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流体静力骨骼
流体静力骨骼见于蚯蚓、水母等软体无脊椎动物。它由充满液体的体腔构成,外面包裹着肌肉质的体壁;由于体内的液体不可压缩,周围肌肉的收缩会改变身体的形状而非体积。
在蚯蚓体内,环肌(使体节变长变细)与纵肌(使体节变短变粗)交替收缩,产生用于钻洞与爬行的波状运动。
外骨骼
外骨骼是节肢动物(如昆虫与螃蟹)体外坚硬的覆盖物。它主要由一种称为几丁质的坚韧物质构成,既保护柔软的内部器官,又在内侧为肌肉提供附着面,使体型小巧轻便的动物能进行精确而快速的运动。
由于外骨骼一旦硬化便无法继续生长,动物必须定期通过称为蜕皮的过程脱去旧外骨骼,并在其下长出更大的新外骨骼,在此期间身体柔软,更易受到伤害。
内骨骼
内骨骼是包括人类在内的脊椎动物体内由骨与软骨构成的框架。与外骨骼不同,它随身体一同生长,因此动物无需蜕皮。
它能支撑大得多的体重,使脊椎动物得以长得比大多数无脊椎动物大得多,并能保护娇嫩的内部器官,例如颅骨保护脑部、胸廓保护心肺。肌肉附着在骨骼外侧,赋予强大而精确的运动控制能力。
比较三种骨骼类型
| 骨骼类型 | 动物示例 | 主要局限 |
|---|---|---|
| 流体静力骨骼 | 蚯蚓 | 在水外对较大身体的支持有限;运动通常较慢 |
| 外骨骼 | 昆虫/螃蟹 | 硬化后无法生长,动物必须定期蜕皮才能增大体型 |
| 内骨骼 | 人类/鱼类 | 与体型相近的外骨骼动物相比,构建与维持所需的能量更多 |
如何考查
此学习标准的考题常给出某种动物或图,要求你辨认其骨骼类型、从支持、生长或运动方面比较两种骨骼类型,或解释为何外骨骼会限制生长而内骨骼不会。
考试风格例题
题目。图X显示人类手臂的肘关节,肌肉J附着在关节上方,手臂弯曲时会缩短;肌肉K附着在关节下方,手臂伸直时会缩短。
结构L把每条肌肉连接到骨骼。(a) 说出人类手臂所具有的骨骼类型。
(b) 说出肌肉J与K以配对方式运作的名称。(c) 说出结构L的名称,并说明其结构如何配合其功能。
(d) 解释为何肌肉J单独一条无法既弯曲又伸直手臂。
参考答案。(a) 人类手臂由内骨骼支撑。
(b) J与K以拮抗肌的方式运作。(c) L是肌腱;它由坚韧、不具弹性的结缔组织构成,使其能把肌肉收缩产生的力传递到骨骼,而不会被拉伸或断裂。
(d) 肌肉只能收缩并拉动,不能推动,因此J使手臂弯曲后,必须由另一条肌肉K在相对一侧收缩,才能使手臂重新伸直。
练习题
试一试。螃蟹的外骨骼与人类的内骨骼都能提供支持并使运动成为可能,但成年螃蟹在达到成体大小之前必须蜕皮数次,而成年人类则完全不需要。
解释这一差异。
考试提示
重点术语
以下第14章术语说出了本主题所考查的结构:
- 外骨骼,一种坚硬的体外骨骼,主要由几丁质构成,见于昆虫、螃蟹等节肢动物。
- 拮抗肌,一对相互对抗运作的肌肉,一条收缩时另一条放松,使关节朝相反方向运动。
- 肌腱,把肌肉连接到骨骼、传递收缩力的坚韧结缔组织。
- 韧带,在关节处把一块骨与另一块骨相连、限制其活动范围的坚韧结缔组织。
来源:SRC-DSKP-EN
常见问题
为什么拥有外骨骼的动物必须定期蜕皮?
什么是流体静力骨骼?它如何使运动成为可能?
肌腱与韧带有什么区别?
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