UNIVERSIDAD DEL QUINDIO FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS Y TECNOLOGIASPROGRAMA DE BIOLOGÍA PROFESOR CESAR ROMAN VALENCIA, Ph.D. LABORATORIO DE BIOLOGIA ANIMAL

GUÍA DE PRACTICA: SISTEMA ESQUELÉTICO

Introducción Los vertebrados se caracterizan por su excepcional movilidad, donde las estructuras de soporte y locomoción adquirieron importancia, principalmente con su transición del medio acuático al terrestre. Dentro de estas, los huesos y otros tejidos mineralizados son considerados característicos de los vertebrados y han evolucionado a partir de las estructuras dérmicas de los peces placodermos y ostracodermos.

En esta práctica el estudiante se familiarizará con las estructuras básicas del sistema esquelético de los vertebrados y podrá realizar un análisis comparativo de la estructura axial y apendicular, teniendo en cuenta los diferentes tipos de locomoción en dichos grupos.

Objetivos: El estudiante deberá: 1. Reconocer y nombrar los diferentes huesos y/o grupos de huesos en cada una de las Clases de Vertebrados, teniendo en cuenta el origen embrionario y filogenético de los mismos. 2. Identificar en cada caso las características relacionadas directamente con hábitat particulares y formas de locomoción. 3. Realizar una primera aproximación a los cambios morfo-funcionales al asumir una organización esquelética anterior y sus "ajustes" respecto al medio biótico y abiótico.

Procedimiento: Examine cuidadosamente los ejemplares expuestos, teniendo presente que la mayoría de ellos son delicados y de difícil preparación y consecución. Identifique, dibuje y nombre adecuadamente las estructuras mencionadas en la guía y complemente sus apuntes con la lectura asignada previamente (Kardong 2007), es decir, se requiere que usted lea cuidadosamente esta guía y realice las consultas o lecturas necesarias primeramente de la sesión práctica. Antes de iniciar el análisis comparativo de las estructuras, deben tener en cuenta los siguientes aspectos: 1) Identificar los huesos que se encuentran en los vertebrados según su origen embrionario y evolutivo 2) Realizar los esquemas comparativos de las estructuras de los vertebrados teniendo en cuenta los cambios evolutivos en el esqueleto apendicular: cintura pélvica y cintura escapular y los principales huesos que las componen (P. ej. húmeros, radio y cubito, fémures, tibia y peroné; carpos y tarsos -patas delanteras y patas traseras)

PECES Los peces son acuáticos predominantemente y su esqueleto está adecuado al modo de vida y locomoción en su ambiente. Observe el esqueleto de un pez, y responda: 1. Qué tipo de huesos se encuentran en los peces modernos? 2. Qué tipo de vértebras observa en el ejemplar? Compare las vértebras que observa con las de otros vertebrados. 3. Cuál es la función de las espinas en los peces? 4. Qué diferencias podría definir entre el esqueleto de los elasmobranquios y un pez moderno

ESQUELETO DE TIBURÓN

1. Aleta anal, 2. cápsula auditiva, 3. elementos básales de la aleta,, 4. basibranquial, 5. aleta caudal, 6. ceratohial, 7. órganos copuladores del macho, 8. aletas dorsales, 9. radios dérmicos de la aleta, 10. epibranquial, 11. espinas de la aleta, 12. hiomandibular, 13. cartílagos labiales, 14. mandíbula, 15. cápsula nasal, 16. órbita, 17. aleta pectoral, 18. faringobranquial, 19. cintura pélvica, 20. palato-cuadrado, 21. radios cartilaginosos de la aleta, 22. costillas, 23. cintura torácica, 24. aleta pélvica (ventral).

ESQUELETO DE UN PEZ OSEO

ANFIBIOS Los anfibios anuros son en su gran mayoría terrestres y arborícolas. El esqueleto y la forma del cuerpo deben deducirse más como de animales terrestres y trepadores, antes que como organismos acuáticos y nadadores. Realice las siguientes observaciones y responda: 1. Observe la regionalización de las vértebras y compare con la que ocurre en otras clases de vertebrados. Aumenta o disminuye el número de vertebras en la secuencia filogenética? Por qué cree que sucede? Trate de contar el número de vértebras en los anfibios. 2. Por qué es importante la aparición de la primera vértebra cervical en este grupo? 3. Observe el sacro, determine el número de vértebras sacras y la forma de los procesos laterales. 4. Se presentan costillas? Cuál es su función? 5. En la cintura pectoral observe si el esternón está presente y su relación con las costillas. 6. Compare la longitud de las extremidades anteriores con las posteriores. Qué significa esta diferencia? 7. Observe la orientación del humero. Qué significa? En el antebrazo observe la fusión del radio y la ulna. 8. Describa la unión de la cintura pélvica con las vértebras (cuáles?) y con el fémur. 9. Observe la fusión de la tibia y la fíbula y el alargamiento considerable del pie. Cuáles huesos conforman el pie? 10. Relacione las características anteriores con la forma de locomoción.

ESQUELETO DE UNA RANA (Amphibia: Anura)

REPTILES Los reptiles se encuentran en una amplia diversidad de hábitat, lo cual se refleja en su esqueleto. Algunos reptiles planean y otros han perdido las estructuras de locomoción. Realice las siguientes observaciones: 1. Observe la regionalización de las vértebras y la presencia de "costillas". Son las gastralias homologas a las costillas? 2. Identifique y compare las apófisis de las vértebras y compare como cambian en los demás vertebrados. Explique por qué se da este cambio. 3. Examine la fijación de las cinturas a las otras partes del esqueleto. En un esqueleto de tortuga observe la posición de la cintura pectoral colocada interiormente a las costillas. 4. De acuerdo a la locomoción reptiliana determine la orientación y disposición de los huesos de las extremidades. Observa algún tipo de rotación en los huesos o articulaciones? Compare con los de mamíferos y trate de explicar las diferencias que observe 5. Puede reconocer las clases de vértebras que observa en cocodrilos, en serpientes, tortugas y algunos saurios apodos? Cómo puede diferenciarlas? 6. Observe las vértebras cervicales de reptiles. Qué estructura observa en el axis y cuál es su función?

ESQUELETO DE UN COCODRILO

ESQUELETO DE UNA TORTUGA

AVES Son animales principalmente voladores, aunque algunas especies han perdido su capacidad de vuelo y son de hábito terrestre. Al estudiar el esqueleto de las aves, comparar con el de un reptil y un mamífero, teniendo en cuenta: 1. Longitud relativa, en el sentido del eje mayor del cuerpo. A que puede atribuir las diferencias observadas? 2. Peso; observe un hueso largo de ave (humero de pelícano) y comparar con el de un mamífero. Qué diferencias observa en los huesos de aves vs. Mamíferos? Esqueleto axial: Identifique las regiones de la columna vertebral (cervical, torácica, sacra y caudal): 3. La región cervical comprende desde la primera vértebra posterior al cráneo y no presenta costillas. Por qué? 4. La región torácica, es la región que presenta costillas. Por qué? 5. La región sacra-lumbar. Observe las vértebras fusionadas entre sí y con los huesos de la cintura pélvica. Por qué se da esta fusión? 6. La región caudal, en que las vértebras son libres, a excepción de las últimas, que fusionadas forman el pigostilo o nariz del papa. Cuál es la función de esta última estructura? 7. Qué cambios observa en las vértebras? y cómo se relacionan con el vuelo? 8. Observa cambios en las cinturas pectorales (esternón) y pélvicas, en relación a sus ancestros los reptiles?

Observe la caja torácica: 1. Los dos primeros pares de costillas, en sentido caudal, son libres; los siguientes, tienen dos sectores bien diferenciados que se articulan entre sí forman ángulos que se hacen más agudos caudalmente: el sector vertebral, articulado a una vértebra, y el sector esternal, articulado al esternón. 2. Identifique los procesos uncinados, o proyecciones de las costillas en su sector vertebral. Se extienden hasta solapar la costilla inmediatamente caudal. Se les puede asignar una función? 3. Observe la forma y tamaño del esternón y en particular la proyección medio-ventral llamada quilla o carina. Encuentra una formación similar en otros grupos de vertebrados? Qué función se le puede asignar? Esqueleto apendicular: Compare con los demás vertebrados terrestres Las extremidades anteriores aparecen soportadas por tres huesos que conforman un trípode: 1. La escápula, alargada y laminar, de posición dorsal y paralela a la columna vertebral 2. La clavícula, formando con su par una pieza (la fúrcula) en forma de U o Y, según la especie. Puede estar libre o articulada con el esternón. 3. El coracoides, el hueso más fuerte del conjunto, articulado por un extremo con el esternón y por el otro, con los otros dos huesos de la cintura pectoral (clavícula y escápula). Cuál es la función más aparente del coracoides? Encuentra un hueso similar en mamíferos?

El ala (cintura pectoral) consta de los siguientes huesos: 4. El húmero, articulado en la fosa glenoidea formada por el coracoides y la escápula 5. El radio, en el sector correspondiente al antebrazo, formando el borde anterior del ala 6. La ulna, hueso paralelo al radio y más grueso y curvado 7. Dos huesos cárpales 8. El carpometacarpo, resultante de la fusión de carpales y metacarpales de tres de los dedos 9. El pólex, (dos falanges del dedo I), articulado con el carpo-metacarpo 10. Las falanges 1, 2 y 3 del dedo II se encuentran una a continuación de otra para conformar la porción terminal (distal) del ala.

La cintura pélvica está constituida por tres elementos: 11. El ilion, fusionado a los procesos transversales de las vértebras del sinsacro. 12. El isquion, a continuación del anterior, caudal y ventralmente, completan la pared lateral de la cintura, 13. El pubis, un hueso delgado cuyo extremo anterior no es fácilmente discernible y cuyo extremo distal es libre; no formando por lo tanto sínfisis pubiana.

Las extremidades posteriores están formadas por los siguientes huesos: 14. El fémur, articulado con la placa pélvica en el acetábulo; en su extremo distal se articula con la tibia y la fíbula 15. La tibia, más propiamente llamado tibio tarso, ya que se origina en la fusión de tales huesos; se extiende hasta el talón 16. La fíbula, se articula con el cóndilo externo del fémur, pero se fusiona con el tibio-tarso antes de alcanzar el talón 17. Algunos de los tarsales (huesos del tobillo en el hombre) 18. Los metatarsales 2, 3 y 4 están fusionados en un hueso compuesto al cual se unen también los tarsales restantes, de ahí su nombre de tarso metatarso (también llamado tarso simplemente) 19. Las falanges, que conforman los dedos; tres anteriores y uno posterior (el dígito I o hálux. en algunas especies ausente).

ESQUELETODE UN AVE (=PÁJARO)

MAMÍFEROS Son principalmente terrestres, pero algunos pueden volar y otros han regresado al medio acuático. El esqueleto puede mostrar grandes diferencias, según el hábitat donde se encuentran. Compare el esqueleto de un mamífero terrestre con el de un ave y un reptil. A cuál se asemeja más el de mamífero? Por qué? Esqueleto axial: 1. Identifique en el ejemplar las regiones de la columna vertebral (cervical, torácica, lumbar, sacra y caudal). Estudie cada vértebra de cada tipo y nomine sus partes. 2. Examine las dos primeras vértebras cervicales (atlas y axis) y determine el plano de movimiento (dorso ventral o lateral) que cada una de ellas determina para el cráneo. 3. Observe cómo están articuladas entre si estas vértebras, y la primera de ellas con el cráneo. Esqueleto apendicular: En un esqueleto completo localice las cinturas pectoral y pélvica. 4. Cómo podría explicar el bipedalismo en primates a partir de modificaciones de las cinturas? 5. En la cintura pectoral identifique los huesos componentes: anteriores aparecen soportadas por tres huesos que conforman un trípode 6. La escápula y la clavícula, se podría proponer una razón para la disminución en el número de componentes, considerando los ancestros del linaje? En una extremidad anterior identifique: 7. El húmero, articulado en la fosa glenoidea con la escápula. Distalmente el humero se articula con el radio y la ulna, los dos huesos del antebrazo. Ambos se articulan mediante el proceso olécranon del húmero. 8. Los carpales son la serie de huesos pequeños que conforman la muñeca.

9. Los metacarpales (típicamente 5) son los huesos alongados que forman la mano, que se continúan distalmente con las falanges. Numere los dedos, comenzando por el medial o interno. 10. Observe la fusión de las falanges (tanto en miembros anteriores como posteriores) en mamíferos ungulados. En la cintura pélvica, formada por tres huesos fusionados, los componentes son: 11. El ilion, dorsal y articulado con las vértebras sacras, 12. El isquion, dirigido caudalmente, 13. El pubis, proyectado anterior y ventralmente para formar con su par la sínfisis pubiana. Qué diferencia observa con respecto a las aves 14. En el sitio de confluencia de los tres huesos anteriores está el acetábulo, superficie articular que recibe la cabeza del fémur. En la extremidad posterior, se encuentra: 15. El fémur, con varias proyecciones o trocánteres, donde se inserta la musculatura, 16. La parte distal del fémur se articula con la tibia, sobre la que se encuentra adosada la fíbula. La fíbula se encuentra reducida o fusionada con la tibia en varias especies. 17. Identifique los huesos tarsales, incluyendo el calcáneo (el que forma el talón) 18. Los metatarsales siguen distalmente a los anteriores y se continúan con las falanges.

Adaptaciones para la locomoción. El contacto de las patas con el suelo, permite establecer, las modalidades de locomoción: 19. Plantígrada, en que se asienta en el suelo al andar la extensión total de manos y pies. 20. Digitígrada, en donde el soporte se da únicamente en los dedos (falanges). 21. Ungulígrada, donde solo las falanges terminales (impar en perisodáctilos y par en artiodáctilos), se apoyan en el suelo, protegidas por las queratinizaciones digitales (cascos o pezuñas).

ESQUELETO DE PERRO DOMESTICO (Canis familiaris L.)