STATICA SI DINAMICA ORGANISMULUI ANIMAL

Animalele sunt supuse acelorasi legi fizice de statica si dinamica ca si organismele inerte.

Statica studiaza mecanismele structurale care permit mentinerea echilibrului in statiune patrupedala.

Dinamica analizeaza evenimentele care se succed in timpul miscarilor.

STATICA

Organizarea structurala a corpului animal prezinta o variabilitate ridicata in functie de specie, dar si de conditiile de mediu.

Carnivorele, animale de prada, sunt caracterizate prin forta si prin viteze de deplasare mari in timpul vanatului.

Structura corpului la ierbivore le permit sa parcurga distante mari si sa consume un volum mai mare de hrana care ulterior va fi supus digestiei.

La cal, aparatul locomotor prezinta o mobilitate ridicata, fiind alcatuit din structuri pasive specializate in mentinerea corpului in pozitie patrupedala, fructificand la maxim tonusul muscular simplu al anumitor grupe de muschi de la nivelul membrelor toracice si pelvine. Astfel, ecvinele se pot odihni in pozitie patrupedala, cheltuind foarte putina energie.

Organizarea structurala a trunchiului

La mamiferele domestice, trunchiul poate fi asemanat cu un "arc de lupta", in care manerul arcului este reprezentat de coloana toraco-lombara, iar coarda arcului de muschii drept toracal si drept abdominal care leaga cutia toracica de bazin. Din punct de vedere static un rol important in sustinerea pasiva o are tunica galbena a abdomenului.

Arcul si coarda arcului sunt legate indirect intre ele. Cranial, legatura se realizeaza prin intermediul regiunii cervicale care se prelungeste pana la craniu, iar caudal, legatura cu bazinul se face prin ultima vertebra lombara si prin sacrum.

Prin contractia muschilor abdominali are loc flexia coloanei vertebrale, in timp ce contractia muschilor spino-dorso-lombari induce extensia coloanei vertebrale.

Organele din cavitatea toracica si abdominala sunt suspendate de coloana vertebrala si realizeaza o incovoiere ventrala a coloanei. Pe de alta parte aceste forte "se descarca" pe peretele abdominal ventral si determina tensionarea corzii arcului care la randul sau induce incovoierea dorsala a coloanei vertebrale.

Musculatura membrelor influenteaza proprietatile statice ale coloanei vertebrale. Muschii care trag membrul toracic in sens cranial si membrul pelvin in sens caudal provoaca flexia coloanei vertebrale, in timp ce muschii care induc actiuni opuse determina extensia coloanei.

Elasticitatea trunchiului este datorata activitatii altor muschi, fapt remarcabil in special la cal la care dorsul nu cedeaza sub greutatea calaretului.

La nivelul gatului, vertebrele si articulatiile intervertebrale formeaza "arcul" iar ligamentul nucal si musculatura dorsala constituie "coarda" arcului.

Musculatura dorsala si ligamentul nucal se insera pe procesele spinoase ale primelor vertebre toracice stabilind astfel legatura intre arc si coarda. Greutatea corporala si coborarea capului induc flexia "arcului cervical", in timp ce ridicarea capului duce la extensia "corzii arcului".

Localizarea centrului de greutate a corpului este foarte importanta pentru a intelege statica si dinamica miscarilor la animale.

Pozitia centrului de greutate variaza in functie de specie, dar si de individ, fiind influentata de constitutia si de distributia greutatii corporale.

Cand capul si gatul sunt ridicate, centrul de greutate se muta caudal, iar cand sunt coborate centrul de greutate se dirijeaza cranial. Miscarea membrelor dirijeaza centrul de greutate cranial sau caudal.

In pozitie patrupedala echilibrul este mentinut numai daca verticala care trece prin centrul de greutate este cuprinsa intr-un dreptunghi format de cele patru membre.

La ecvine centrul de greutate se situeaza in punctul de intersectie dintre planul median si planul transversal, putin caudal de procesul xifoid al sternului, aproximativ in dreptul coastei a XII-a, mai aproape de membrele toracice decat de cele pelvine. Astfel, greutatea corporala nu este distribuita uniform pe cele patru membre, 56% fiind repartizata pe membrelor toracice, iar 44 % pe membrele pelvine.

Organizarea structurala a membrelor

Dispozitia centrului de greutate atat in statiune cat si in locomotie arata faptul ca membrele toracice sunt mai solicitate decat membrele pelvine.

Membrul toracic are rolul de a descarca fortele care vin de la membrele pelvine, in timp ce membrele pelvine furnizeaza impulsul pentru locomotie.

Comparand greutatea musculaturii membrului pelvin cu cea a membrului toracic se remarca faptul ca 58% corespunde membrelor pelvine si doar 42 % celor toracice.

Functionarea diferita a membrelor este reflectata si in modul lor de ancorare la trunchi. Astfel, membrele toracice sustin trunchiul printr-o legatura elastica musculo-tendinoasa, iar membrele pelvine sunt articulate la trunchi si permit transmiterea directa a impulsului motor la coloana vertebrala.

Membrul toracic indeplineste functie portanta, evidentiata prin reducerea oaselor de la nivelul centurii, care la mamifere este formata exclusiv din spata.

Functia portanta a membrului toracic este asigurata de mm. dintati toracali ventrali al carui rol esential este de a sustine greutatea corporala. Fortele majore actioneaza in timpul aterizarii dupa efectuarea salturilor, in locomotie dar si in statiune.

In timpul miscarilor membrului toracic, spata se rasuceste in jurul unui punct, numit punct de rotatie, situat in centrul celor doua fete laterale. Verticala dusa din punctul de rotatie la nivelul copitei traverseaza art. cotului si se dispune cranial de oasele carpiene, metacarpiene si de art. interfalangiene proximale si distale. In statiune patrupedala unghiurile art. umarului, cotului si interfalangiana distala sunt mentinute sub valorile fiziologie, iar unghiul art. carpului este de 180.

Aceasta angulatie diversa de la nivelul articulatiilor membrului toracic necesita din partea musculaturii ajustari de precizie pentru a mentine in echilibru continuu corpul animal. Pentru a reduce acest efort muscular excesiv, muschii membrului toracic contin o cantitate ridicata de tesut conjunctiv tendinos. Din punct de vedere static, miscarile articulatiilor membrului toracic sunt limitate datorita prezentei ligamentelor si a fasciilor.

La animalele de talie mare aceste caracteristici structurale contribuie esential, la reducerea miscarilor de flexie si extensie a articulatiilor membrului toracic. Unica exceptie este reprezentata de art. umarului.

La ecvine, la nivelul membrului toracic s-a dezvoltat aparatul de sustinere, care permite sustinerea greutatii corporale cu minim de efort muscular.

Aparatul de sustinere este alcatuit dintr-un ansamblu de tendoane si ligamente care asigura fixarea articulatiilor si prin care ecvinele sunt capabile sa se mentina in pozitie patrupedala timp indelungat, fara a fi nevoite sa se aseze.

In absenta aparatului de sustinere, greutatea corporala ar produce flexia humerusului la nivelul art. scapulo-humerale. La aceasta actiune se opune contractia izometrica a m. supraspinos, dar mai ales a m. biceps brahial.

La nivelul art. cotului pe langa contractia izometrica a m. triceps brahial, intervin si tendoanele terminale ale mm. flexori digitali.

Axul longitudinal al radiusului si al metacarpienelor este perpendicular pe sol, ceea ce face ca art. carpului sa fie caracterizata de un unghi de 180. Flexia carpienelor cand membrul este pe sol este impiedicata de lacertul fibros (Lacertus fibrosus), care are aspect de brida si care se intinde distal pe pantecele m. extensor carpo-radial. Alaturi de tendonul m. extensor radial al carpului lacertul fibros ajunge la nivelul metacarpianului III, fixand art. carpului. Extensia excesiva a mainii este limitata de ligamentele caudale ale carpului dar si de bridele carpiana si radiala.

O componenta importanta a aparatului de sustinere atat la membrul toracic cat si la cel pelvin este aparatul suspensor al buletului (art. metacarpofalangiana sau metatarsofalangiana). Acesta este alcatuita din m. interosos mijlociu, din oasele sesamoidiene proximale si din lig. sesamoidiene intermediare si distale. Are rolul de a impiedica hiperextensia falangelor in timpul locomotiei si de a amortiza solicitarile asupra membrelor.

Tendoanele mm. flexori digitali profunzi si superficiali sunt integrate in aparatul de sustinere datorita pasajului pe care tendonul m. flexor profund il face prin tendonul m. flexor superficial.

Membrul pelvin are rolul de a mentine si sustine corpul in pozitie de repaus, dar si de asigura deplasarea organismului. Musculatura membrului pelvin este mai robusta si contribuie la propulsie, ceea ce face ca intre trunchi si membrul pelvin sa existe o conexiune puternica realizata prin intermediul art. sacroiliace.

Aparatul de sustinere al membrului pelvin este alcatuit din numeroase structuri osoase, articulare si musculare. Exista dispozitive care stabilizeaza unghiurile articulare ale art. genunchiului si tarsului, legandu-le in mod reciproc.

Unica articulatie de la nivelul membrului pelvin care nu prezinta dispozitiv de fixare este art. soldului. Pentru miscarea femurului este necesara contractia anumitor muschi ai bazinului. La ecvine, stationarea indelungata in pozitie patrupedala se realizeaza prin alternarea greutatii corporale de pe un membru pe celalalt.

Art. soldului reprezinta locul unde conflueaza fortele pe care trunchiul le descarca asupra membrului pelvin. Linia verticala dusa din art. coxofemurala atinge solul la chiar la nivelul falangei distale.

Miscarile art. genunchiului se caracterizeaza prin faptul ca patela aluneca peste trocleea femurala. In timpul extensiei fortate a gambei, rotula se deplaseaza proximal fiind trasa in acelasi timp in directie mediala ceea ce duce la blocarea ei pe buza mediala a trocleei femurale. Aceasta miscare mediala se datoreaza actiunii mm. sartorius, gracilis si semitendinos care se insera pe ligamentul patelar median.

In statiune patrupedala, rotula situata deasupra buzei mediale a trocleei femurale determina blocarea art. genunchiului in pozitie de extensie. Pentru deblocarea articulatiei este necesara contractia mm. cvadriceps si biceps femural care permite deplasarea rotulei in sens proximal pentru a reveni la pozitia corecta.

In stransa colaborare functionala cu genunchiul se afla fixarea tarsului datorata actiunii muschilor craniali si caudali ai gambei.

Cranial, se afla m. fibularul al treilea cu originea pe condilul lateral al femurului si terminatia pe tars sau metatars, iar caudal se gaseste m. flexor digital superficial cu originea in fosa supracondilara si al carui tendon trece peste tuberul calcaneului participand la formarea tendonului calcanean comun pentru a se termina distal la fata flexoare a falangei mijlocii. Miscarile de flexie si extensie ale art. genunchiului si tarsului se realizeaza simultan, fiind asemanatoare cu o "curea de transmisie" si prin care sincronizarea miscarilor genunchiului si tarsului induc accelerarea locomotiei.

Spre deosebire de bazipodiul toracic, bazipodiul pelvin prezinta un dispozitiv de fixare mai puternic, reprezentat de m. flexor digital superficial.

Aparatul de sustinerea al art. metatarsofalangiene si interfalangiene este identic cu cel de la membrul toracic.

DINAMICA

Se ocupa cu studiul miscarilor pe care le executa corpul animal in timpul locomotiei. La ierbivore, trunchiul este mult mai rigid decat la carnivore si in consecinta si coloana vertebrala este mai putin flexibila. Carnivorele sunt mai agile si executa miscari precise.

Miscarile pe care animalele le executa sunt variabile in functie de specie.

La cal, locomotia normala este reprezentata de mersul la pas, la trap si la galop.

Mersul la pas se caracterizeaza prin aceea ca lungimea pasilor este egala si masoara aproximativ 1,8 m, ceea ce corespunde unei viteze de deplasare de 1,8 m/s sau 6,5 km/h. Succesiunea pasilor reprezinta o combinatie regulata de sustinere pe doua si respectiv pe trei membre si intotdeauna doua membre fac sprijin pe sol. Modelul de realizarea a pasilor este: membrul pelvin stang; membrul toracic stang, membrul toracic drept si membrul pelvin drept.

La trap lungimea pasilor atinge aproximativ 3 m, iar viteza de deplasare este de 16,5 km/h. Mersul la trap se caracterizeaza prin sincronism diagonal, succesiunea pasilor fiind un schimb de sustinere in diagonala a doua membre, toracic drept-pelvin stang sau pelvin drept-toracic stang.

Galopul reprezinta forma cea mai rapida de deplasare in care lungimea pasilor atinge aproximativ 3,9 m ceea ce corespunde unei viteze de deplasare de circa 33 km/h, iar in cazul cailor de curse lungimea pasului ajunge la 7 m, dezvoltand viteze de peste 70 km/h. In cazul miscarilor de galop impulsul este furnizat de unul din membrele pelvine, fiind transmis in diagonala membrului toracic.

Ecvinele realizeaza in plus miscari de cabrare sau de asvarlire.

Miscarea de cabrare incepe prin ridicarea capului si mutarea centrului de greutate in sens caudal, iar prin contractia puternica a mm. spino-dorso-lombari are loc ridicarea trunchiului astfel incat toata greutatea corporala se muta, pentru o scurta perioada, pe membrele pelvine.

Miscarile de asvarlire (de lovire), presupun o eliberare a greutatii de pe membrele pelvine care nu mai realizeaza functia de sprijin si astfel prin flexia si extensia succesiva a articulatiilor membrului pelvin se realizeaza loviturile.

In biomecanica locomotiei la cal, membrele actioneaza prin pendulare, fenomen de oscilatie proprie sau de rezonanta, caracterizat printr-o distributie egala a masei corporale. Timpul de oscilatie al membrelor se reduce pe masura cresterii vitezei de deplasare.

De asemenea, in realizarea miscarilor ritmice de flexie si extensie a coloanei toraco-lombare intervin articulatiile intervertebrale si mm. dorsali si ventrali ai abdomenului.