В связи с прямохождением позвоночник человека состоит
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 октября 2016; проверки требуют 16 правок.
Переход гоминид к прямохождению начался от четырёх до семи миллионов лет назад[1][2]. Этот переход привёл к морфологическим изменениям в скелете человека, в том числе к изменениям размера и расположения костей стопы, размера и формы тазобедренного и коленного суставов, длины и формы ног, а также формы позвоночника. Существует несколько теорий, объясняющих эволюцию этих изменений[3].
Энергетическая эффективность[править | править код]
Прямохождение человека на 75 % более экономично, по сравнению с передвижением шимпанзе как на четырёх, так и на двух конечностях. Некоторые гипотезы утверждают, что именно этот фактор сыграл главную роль в переходе к прямохождению[4].
Изменения скелета[править | править код]
Стопа[править | править код]
Переход к прямохождению привёл к развитию увеличенного пяточного отдела стопы, необходимого для поддержания равновесия при ходьбе и поддержанию увеличившейся массы тела[5]. Изменилась также форма стопы: большой палец на ногах, располагавшийся у ранних гоминид так же, как на руках, поменял расположение, встав на одну линию с другими пальцами[6]. Кроме того, образовался свод стопы в отличие от плоских стоп других гоминид[6]. Все эти изменения способствуют экономии энергии во время передвижения[1][7].
Бедро[править | править код]
Тазобедренный сустав человека существенно больше[прояснить], чем у гоминид, что обеспечивает поддержку тела большего веса[6]. Эти[какие?] изменения приблизили позвоночник к тазу, что увеличило устойчивость при прямохождении[8] и сократило расход энергии на поддержание равновесия при ходьбе[6][1][9].
Форма подвздошной кости изменилась с длинной и узкой на короткую и широкую, при этом крылья подвздошной кости расположились горизонтально. В совокупности эти изменения обеспечивают увеличение площади крепления ягодичных мышц, что помогает стабилизировать торс при стоянии на одной ноге. Крестец также увеличился в ширину, что привело к увеличению диаметра родового канала и облегчило роды. Седалищные кости увеличились, что улучшило крепление связок, поддерживающих брюшную полость при прямохождении.
Колено[править | править код]
Коленные суставы увеличились по той же причине, что и суставы бедра, а именно, для поддержания увеличенного веса тела[6]. Угол разгибания колена (угол между бедром и голенью, образуемый при ходьбе) уменьшился. Изменение формы коленного сустава позволило уменьшить потери энергии на вертикальное перемещение центра тяжести при передвижении[1][6].
Конечности[править | править код]
Увеличение длины ног по мере развития прямохождения привело к изменениям в работе мышц. Усилие, необходимое при ходьбе, передаётся от мышц ног через лодыжку. Длинные ноги позволяют использовать при ходьбе естественное колебательное движение конечностей, поэтому не требуются дополнительные мышцы для передвижения вперёд другой ноги для следующего шага[6].
Верхние (передние) конечности, исключённые из процесса передвижения, видоизменились таким образом, что их стало возможно использовать для удержания предметов и тонких манипуляций с предметами[10]. Это привело к снижению относительной силы верхних конечностей человека по сравнению с другими гоминидами[11][12][13]. С переходом к прямохождению увеличилась роль ягодичных мышц, ставших одной из самых крупных мышц в организме человека. У шимпанзе эти мышцы намного меньше, что доказывает важную роль этой группы мышц в прямохождении. Ягодицы также препятсуют опрокидыванию корпуса вперёд во время бега[9].
Череп[править | править код]
Человеческий череп уравновешен на позвоночнике: большое затылочное отверстие находится в нижней части черепа, что переносит значительную часть веса головы назад. Кроме того, плоская форма человеческого лица помогает сохранять равновесие черепа на затылочных мыщелках, благодаря чему поддержание головы возможно без дополнительных мышц и развитых надбровных дуг, наблюдаемых у человекообразных обезьян. В результате у человека мышцы лба используются исключительно для мимики[10].
Важнейшую роль в эволюции человека сыграло увеличение размера головного мозга, начавшееся примерно 2,4 миллиона лет назад[прим. 1]. Современных размеров мозг достиг не позднее 500 тысяч лет назад. В результате, мозг человека в три-четыре раза превышает по размеру мозг ближайшего эволюционного предшественника – шимпанзе[14].
Позвоночник[править | править код]
С переходом к прямохождению позвоночник человека получил двойной изгиб: верхний (грудной) отдел выгнут назад, а нижний (поясничный) – вперёд. Без поясничного изгиба позвоночник постоянно наклонялся бы вперёд, что требовало бы гораздо больших мышечных усилий для поддержания равновесия[8]. Наличие же двойного изгиба помещает проекцию центра тяжести тела прямо между ступнями[6], что даёт экономию энергии при ходьбе[1].
Последствия[править | править код]
Даже с учётом многочисленных морфологических изменений, скелет человека до сих пор остаётся слабо приспособленным к прямохождению, что приводит к многочисленным заболеваниям опорно-двигательного аппарата[15]. Так, у большого числа людей с возрастом начинаются проблемы с поясничным отделом позвоночника и коленными суставами: по некоторым данным, боль в пояснице является ведущей причиной потерянных рабочих дней[16]. Артрит стал проблемой сразу после перехода гоминид к прямохождению: учёные обнаружили его следы в позвонках доисторических охотников-собирателей[16][прим. 2]. Дальнейшие изменения суставов, которые могли бы исправить положение, невозможны из-за противоречия в требованиях устойчивости и эффективности передвижения[6].
Предполагается, что в результате перехода к прямохождению таз женщин должен был сузиться, чтобы они могли передвигаться на двух ногах. Из-за этого родовой канал изогнулся, что усложнило процесс рождения детей. Также в результате увеличения объема головного мозга у младенцев, которых они вынашивали, увеличилась голова, усложняя процесс их прохождения через и без того узкие родовые пути. Роды стали очень болезненными и опасными. В 1960 году антрополог Шервуд Уошберн (англ.)русск. назвал эту теорию «акушерской дилеммой (англ.)русск.»[17][18].
Однако в последнее время эта теория оспаривается некоторыми учёными. Они утверждают, что в ранних обществах охотников-собирателей роды не были тяжёлыми. Однако после перехода людей к земледелию произошли изменения в строении тела людей: земледельцы, как свидетельствуют археологические находки, были значительно ниже ростом, чем охотники-собиратели. При этом чем меньше рост женщины, тем более узкие у нее бедра, то есть переход к земледелию усложнил процесс деторождения. С другой стороны, более богатый углеводами рацион земледельцев привёл к тому, что младенцы в утробе матери начали быстрее набирать вес, а большого ребенка родить гораздо труднее[17].
См. также[править | править код]
- Смещение позвонка
Примечания[править | править код]
Примечания
- ↑ По результатам последних исследований, развитие мозга гоминид было вызвано необходимостью адаптации к глобальным изменениям климата.
- ↑ Первым предположение о связи заболеваний позвоночника с прямохождением высказал Уилтон Крогман[en], специалист по судебно-медицинской антропологии из Пенсильванского университета в своей книге «Шрамы человеческой эволюции» (1951).
Сноски
- ↑ 1 2 3 4 5 Kondō, Shirō (1985)
- ↑ Staff (August 14, 2016)
- ↑ Kwang Hyun, Ko (2015).
- ↑ Rodman, Peter S.; McHenry, Henry M. (1980).
- ↑ Harcourt-Smith, W.E.H.; Aiello, L.C. (2004)
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Aiello,Leslie and Christopher Dean (1990)
- ↑ Lar B, Lovejoy CO (March 1989)
- ↑ 1 2 Wang W, Crompton RH, Carey TS, et al
- ↑ 1 2 Lovejoy CO (November 1988)
- ↑ 1 2 Saladin, Kenneth S. (2003). 3rd, ed
- ↑ Ruff Christopher (October 2003)
- ↑ Thorpe SK, Holder RL, Crompton RH (June 2007)
- ↑ Saladin, Kenneth S. «Chapter 8.»
- ↑ Wittman, Anna Blackburn; Wall, L. Lewis (2007)
- ↑ Тейлор, 2016, с. 114.
- ↑ 1 2 Jacob C. Koella; Stearns, Stephen K. (2008)
- ↑ 1 2 Почему роды – это так тяжело и опасно
- ↑ Почему роды в древности проходили намного легче?
Литература[править | править код]
- Джереми Тейлор. Здоровье по Дарвину: Почему мы болеем и как это связано с эволюцией = Jeremy Taylor “Body by Darwin: How Evolution Shapes Our Health and Transforms Medicine”. – М.: Альпина Паблишер, 2016. – 333 p. – ISBN 978-5-9614-5881-7.
- Grabowski M. W., Polk J. D., Roseman C. C. Divergent patterns of integration and reduced constraint in the human hip and the origins of bipedalism. (англ.) // Evolution : journal. – Wiley-VCH, 2011. – Vol. 65, no. 5. – P. 1336-1356. – doi:10.1111/j.1558-5646.2011.01226.x. – PMID 21521191.
- Crompton R. H., Sellers W. I., Thorpe S. K. Arboreality, terrestriality and bipedalism. (неопр.) // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci.. – 2010. – Т. 365, № 1556. – С. 3301-3314. – doi:10.1098/rstb.2010.0035. – PMID 20855304.
Ссылки[править | править код]
- Human line (Interactive) – Smithsonian (August 2016).
Источник
Функции скелета человека
Скелет человека – пассивная часть опорно-двигательного аппарата. Выделяют осевой скелет, кости поясов конечностей, кости верхних и нижних конечностей. Скелет выполняет ряд важных функций:
- Защитная
Оберегает внутренние органы от механических воздействий. Череп – вместилище головного мозга и органов чувств: надежно защищает их. Соединяясь друг с другом, позвонки образуют позвоночный (спинномозговой) канал, в котором располагается хорошо защищенный спинной мозг.
- Опорная
Опорная функция скелета заключается в прикреплении мягких тканей, внутренних органов к различным частям скелета.
- Рессорная (фр. ressort, буквально – упругость, пружина)
Эту функцию скелета также называют – амортизирующая (фр. amortir – ослаблять, смягчать, заглушать). Строение скелета (изгибы позвоночника, сводчатая стопа, межпозвонковые диски) обеспечивает смягчение толчков и сотрясений при передвижении, равномерное распределение нагрузки.
- Двигательная (локомоторная – лат. locus – место + motor – двигатель)
Кости в местах суставов (подвижных соединений) образуют рычаги, которые, сокращаясь, приводят в движение мышцы.
- Метаболическая (биологическая)
Кости активно участвуют в минеральном обмене: кости – депо кальция, фосфора. При нарушении минерального обмена возникает множество заболеваний, наиболее известное – рахит, мы обсудим данное заболевание в этой статье.
- Кроветворная
Изучив строение костей, вы отлично понимаете, что губчатое вещество – место расположения красного костного мозга, в котором появляются и дифференцируются клетки крови: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.
Внутри трубчатых костей расположен костномозговой канал, в котором находится желтый костный мозг. Он выполняет питательную функцию (накопление жиров), в случае кровопотери способен превращаться в красный костный мозг (резервная функция).
Осевой скелет
Осевой скелет – главная ось тела, опора всего скелета. Осевой скелет включает в себя позвоночник, грудную клетку (грудина и ребра) и череп. Позвоночник (позвоночный столб) состоит из 32-34 позвонков, имеет следующие отделы:
- Шейный – 7 позвонков
- Грудной – 12
- Поясничный – 5
- Крестцовый – 5
- Копчиковый – 3-5
Каждый позвонок (за исключением первого шейного – атланта, который имеет только переднюю и заднюю дуги) образован телом и дугой, которые ограничивают отверстие позвоночного канала с проходящим в нем спинным мозгом. В составе позвонка также находятся отростки: суставные и поперечные, остистый отросток. Соединяясь друг с другом суставными отростками, позвонки образуют позвоночный столб со спинномозговым каналом внутри – надежным вместилищем спинного мозга.
У поясничных позвонков наиболее массивные и большие тела: соразмерно нагрузке, которую им приходится выполнять (по сравнению с шейными позвонками).
Строение шейных, грудных и поясничных позвонков отличается между собой. Первый шейный позвонок – атлант (лат. atlantus – несущий) соединяется с затылочной костью черепа и образует с ней сустав. Атлант не имеет тела, у него есть только передняя и задняя дуги. Второй шейный позвонок – аксис (осевой позвонок, эпистрофей) имеет вырост тела – зуб, участвует в повороте головы.
Вероятно, вы обратили внимание, что позвоночник человека непрямой: он имеет изгибы вперед и назад. Замечу, что позвоночник младенца этих изгибов не имеет – он абсолютно прямой. Эти изгибы начинают формироваться после того, как ребенок принимает вертикальное положение, начинает ходить.
В связи с прямохождением у человека формируются 4 физиологических изгиба, то есть у всех имеются в норме: шейный лордоз (изгиб вперед), грудной кифоз (изгиб назад), поясничный лордоз и крестцовый кифоз. Кифозы и лордозы позволяют равномерно распределить нагрузку на весь позвоночник.
Чтобы легко запомнить для себя два новых термина, рекомендую воспользоваться следующей ассоциацией: спросите себя, как ходит английский лорд? Представьте всю его важность и пафосность, выставленную вперед грудь и выгнутую вперед спину (вот и лордоз!). Ассоциируя слово лорд со словом лордоз, вы не будете путаться 😉
Осанкой называют привычное положение спины. Часто у подростков возникают нарушения осанки из-за слабого развития мышц спины. Могут быть слишком сильно выражены лордозы и кифозы, либо, наоборот, очень плохо выражены, плоская спина. Возможно искривление позвоночника вправо или влево: в этом случае говорят о наличии сколиоза.
Формирование правильной осанки очень важная задача. Вам необходимо знать несколько основополагающих моментов, которые относятся к данной теме:
- Не носить тяжелые предметы в одной руке, тяжелые сумки, портфели на одном плече
- Правильно организовать учебное место – спина должна быть плотно прижата к спинке стула, слегка прогнута в пояснице
- Плечи должны быть расположены на одном уровне, не напряжены
- Девушкам следует избегать обуви на высоком каблуке – это приводит к возникновению поясничного гиперлордоза
Последствия неправильной осанки: нарушение кровоснабжения, смещение и сдавливание внутренних органов, деформация грудной клетки.
Скелет грудной клетки состоит из 12 пар ребер, грудины. Череп подразделяется на два отдела: лицевой и мозговой.
К лицевому отделу черепа относятся верхняя и нижняя челюсти, скуловая, носовая, слезная, небная и подъязычная кости. Единственная подвижная кость черепа – нижняя челюсть, с зубами, расположенными в зубных альвеолах, служит для измельчения пищи.
Парные кости лицевого отдела черепа: скуловая, носовая, слезная, небная кости и верхняя челюсть. Непарные кости лицевого отдела черепа: нижняя челюсть, подъязычная кость.
Мозговой отдел черепа включает в себя затылочную, лобную, височную и теменную кости, а также решетчатую и клиновидную кость.
Парные кости мозгового отдела черепа: височная и теменная кости. Непарные кости мозгового отдела черепа: лобная, затылочная, клиновидная, решетчатая.
Скелет поясов конечностей
Мы переходим к изучению поясов конечностей, хочу заметить одну деталь. В главе зоология мы с вами изучали пояса конечностей, пользуясь терминами – пояс “передних, задних” конечностей. Поскольку человек занимает вертикальное положение, то изучая анатомию человека, мы будем говорить о поясе “верхних, нижних” конечностей.
Пояс верхних конечностей (плечевой) состоит из парных ключиц и лопаток. Ключица одним концом крепится к грудине, а другим – к акромиону (отростку лопатки). Плечевой пояс обеспечивает опору верхним конечностям и разнообразие их движений: к лопатке и ключице крепится большое количество мышц.
Пояс нижних конечностей (тазовый) состоит из двух тазовых костей, каждая из которых образована сросшимися подвздошной, лобковой и седалищной костями. Тазовый пояс служит опорой для внутренних органов, местом прикрепления многих мышц.
Скелет конечностей
Скелет нижней конечности включает в себя бедренную кость и надколенник (бедро), малоберцовую и большеберцовую кости (голень), предплюсну, плюсну и фаланги пальцев (стопа). Скелет верхней конечности состоит из плечевой кости (плеча), лучевой и локтевой кости (предплечья), запястья, пястья и фаланг пальцев (кисть).
Бедренная кость сочленяется с тазовым поясом с помощью головки бедренной кости, образующей тазобедренный сустав с вертлужной впадиной тазовой кости. Головка плечевой кости образует плечевой сустав с суставной поверхностью лопатки.
Иногда на рисунке нужно определить, где лучевая и локтевая кости, это довольно несложно сделать, если вы запомните, что лучевая кость всегда расположена ближе к большому пальцу кисти, а локтевая – к мизинцу. При любом расположении на схеме руки это правило будет действовать.
Особенности скелета человека
Мы уже изучили скелет человека, однако следует обратить внимание на некоторые его детали. Может быть, они покажутся вам незначительными и слишком очевидными, но именно они отличают человека от многих других животных. Некоторые из этих особенностей связанны с прямохождением и трудовой деятельностью.
- Мозговой отдел черепа преобладает над лицевым (у обезьян – наоборот)
- Слабо выражены надбровные дуги
- Менее массивная челюсть, чем у обезьян
- Хорошо развит подбородочный выступ, что указывает на возможность членораздельной речи у человека
- Череп сверху насаживается на позвоночник, а не подвешивается спереди, как у животных
- Позвоночный столб имеет 4 физиологических изгиба: 2 кпереди (лордоз) и 2 кзади (кифоз)
- Масса позвонков сверху вниз (от шейного отдела к поясничному) увеличивается соразмерно нагрузке
- Грудная клетка уплощенная (в спинно-брюшном направлении)
- Массивные нижние конечности
- Широкий, низкий таз (у обезьян – узкий, высокий и длинный)
- Сводчатая стопа – помогает равномерно распределить нагрузку, у обезьян стопа плоская
- Противопоставление большого пальца всем остальным – основа хватательной функции руки
Заболевания опорно-двигательного аппарата
Наиболее часто при слабости мышц голени и стопы, связочного аппарата, изменяется форма стопы, опускается ее поперечный и продольный свод: такое заболевание называется плоскостопием.
Причины: неправильная обувь, избыточный вес, длительное хождение или стояние (чрезмерно повышенная или пониженная нагрузка). Сопровождается болями в стопе, неестественной походкой. Из-за смещения центра тяжести организма плоскостопие может приводить к нарушению осанки.
Лечение: физические упражнения, ортопедические стельки (греч. orthos – прямой, правильный + paedos – ребенок).
Супинаторы (лат. supino – опрокидываю) – внутренняя деталь низа обуви, поднимающая внутренний край стопы, прикрепляемая к стельке, или между стелькой и полустелькой. Супинаторы предназначены для уменьшения нагрузки на свод стопы и формоустойчивости подошвы.
Рахит (греч. rhachis – позвоночник) – заболевание детей грудного и раннего возраста, связанное с нарушением костеобразования и недостаточностью минерализации костей.
Причины рахита: недостаточное получение витамина D с пищей, недостаточное нахождение на солнце (недостаточное облучение ультрафиолетом – необходимо для синтеза витамина D в организме), недоношенность ребенка.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник