Descriptive and functional morphometry of skeletal muscle fibres in wild birds

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Abstract

The fibre types of four forelimb and two hind-limb muscles involved in locomotion were morphometrically analyzed in three species of wild birds: the mallard (Anas platyrhynchos), common coot (Fulica atra), and yellow-legged gull (Larus cachinnans). Fibre cross-sectional area and perimeter, maximal diffusion distance, and number of capillaries per fibre were measured and the functional implications and physiological demands of the muscles of each species were inferred. In general, all morphometric values were lower in oxidative fibres than in anaerobic fibres, indicating that the supply of oxygen and metabolites available to aerobically working muscles is enhanced. The lower level of activity required during gliding as opposed to flapping flight, and the need to maintain the wings in an outstretched position, presumably by means of isometric contractions, may explain the greater size of the oxidative fibres of the pectoralis and scapulotriceps muscles of the gull. In contrast, the high oxidative demand imposed on mallards and coots by sustained flapping flight is met by small oxidative fibres, possibly at the expense of a reduction in the ability of each fibre to generate force. Anaerobic fibres of the gastrocnemius muscle had greater cross-sectional areas in the mallard and coot than in the gull. This is interpreted as an adaptive response to force generation during burst locomotion, which is usually performed by both mallards and coots, in sharp contrast to the buoyant swimming and postural activities undertaken by gull's legs. The fast oxidative fibres of the gastrocnemius muscle were, in general, larger than those of the iliotibialis muscle in the three species, which matches the different mechanical and functional roles of these muscles during swimming.

Les types de fibres dans les muscles responsables de la locomotion, quatre muscles des membres antérieurs et deux muscles des membres postérieurs, ont fait l'objet d'une analyse morphométrique chez trois espèces d'oiseaux en nature, le Canard colvert (Anas platyrhynchos), la Foulque macroule (Fulica atra) et le Goéland leucophée (Larus cachinnans). La surface des fibres en coupe transversale, leur périmètre, les distances maximales de diffusion et le nombre de capillaires par fibre ont été mesurés et ces mesures ont permis de déduire les conditions de fonctionnement, de même que les besoins physiologiques des muscles de chaque espèce. En général, toutes les mesures morphométriques se sont avérées plus basses dans les fibres oxydatives que dans les fibres anaérobies, ce qui indique que la quantité d'oxygène et de métabolites fournie aux muscles à fonctionnement aérobie est supérieure. L'activité moins importante reliée au vol plané par opposition au vol avec battements d'ailes et la nécessité de maintenir les ailes étendues, probablement par l'intermédiaire de contractions isométriques, explique probablement la taille plus grande des fibres oxydatives du pectoralis et des scapulotriceps chez le goéland. En revanche, le besoin important d'oxygène pour assurer le battement des ailes chez le colvert et la foulque est fourni par les fibres oxydatives de petite taille, ce qui se traduit probablement par une diminution de la force que peut générer chaque fibre. Chez le Canard colvert et chez la foulque, les fibres anaérobies du gastrocnémien ont une surface plus grande en coupe transversale que celles du goéland. Il semble qu'il s'agisse là d'une adaptation au déploiement d'une force au cours d'un déplacement subit, une tactique utilisée couramment par le colvert et la foulque, tactique totalement différente de la nage par flottaison et des activités reliées à la posture associées aux pattes du goéland. Les fibres oxydatives rapides du gastrocnémien sont en général plus grosses que celles du muscle iliotibialis chez les trois espèces, ce qui correspond aux rôles mécanique et fonctionnel de ces muscles au cours de la nage.[Traduit par la Rédaction]

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