10914 (Эволюция органов движения животных и человека), страница 2

Ракообразные. Донные животные, по дну двигаются нормально головой вперед на ходильных ногах. В момент опасности быстрыми толчками, подминая под себя воду, уплывают. Способ передвижения – плаванье. Паукообразные. От головогруди отходят 8 ходильных ног, при помощи которых пауки передвигаются. Способ перемещения – ходьба, прыжки. Насекомые. Состоят из 3 отделов – головы, груди и брюшка, от которого отходят 3 пары ног. Некоторые насекомые имеют крылья. Таким образом, способ передвижения насекомых – ходьба, прыжки, полёт.

Позвоночные

Скелет позвоночных образован костной тканью и делится на осевой скелет (позвоночник), скелет головы, скелет передних и задних конечностей и их поясов. Конечности наземных позвоночных произошли от плавников рыб.

Рыбы – водные животные, имеют твердый скелет (костный, хрящевой или частично окостеневший). В основном рыбы имеют обтекаемую форму тела, что помогает им быстро двигаться в воде. Голова плавно переходит в туловище, а туловище в хвост. Органы движения представлены парными и не парными плавниками рисунок 2. Каждый плавник состоит из тонкой кожной перепонки, которая представлена костными плавниковыми лучами. На спине окуня помещаются два спинных плавника: передний большой и задний поменьше. На конце хвоста находится большой двухлопастный хвостовой плавник, на нижней стороне хвоста – анальный. Спинной и анальный плавники обеспечивают устойчивость тела рыб, а хвостовой, за счёт волнообразных изгибов, продвижение вперед. Все эти плавники не парные. У рыб есть и парные плавники. Грудные и брюшные плавники обеспечивают повороты тела, остановку, сохранение равновесия. Под кожей рыб расположены прикреплённые к костям мышцы, образующие мускулатуру. Сокращение и расслабление мышц вызывает изгибание тела рыбы, благодаря чему она передвигается в воде. Также обесп6ечение плавучести является функцией плавательного пузыря. Регулируя его объем, рыбы погружаются в воду или всплывают.

-5-

Земноводные. Органы движения представлены парными передними и задними конечностями рисунок 3. Каждая конечность состоит из трех главных отделов. В передней ноге различают: плечо, предплечье и кисть. В задней конечности эти отделы называются: бедром, голенью, стопой. Пальцы стопы соединены плавательной перепонкой. Отделы конечностей подвижно соединены между собой при помощи суставов. Задние ноги значительно длиннее и сильнее передних, они играют главную роль при движении земноводных. Сидящее животное опирается на слегка согнутые конечности, задние при этом сложены и находятся по бокам тела. Быстро распрямляя, их лягушка совершает прыжок. Передние ноги при этом предохраняют животное от удара о землю. Плавает лягушка, подтягивая и выпрямляя задние конечности, а передние при этом прижимает к телу. Строение мышечной системы лягушки много сложнее, чем у рыбы. Ведь лягушка не только плавает, но и передвигается по суше. Благодаря сокращениям мышц лягушка может совершать сложные движения. Особенно хорошо у нее развиты мышцы конечностей.

Пресмыкающиеся. Локомоторные органы представлены 2-мя парами конечностей, скелет которых содержит те же кости, что и у земноводных, на пальцах имеются кости рисунок 4. У змей конечности редуцированы. Движение у пресмыкающихся бывает следующих типов: а) ползанье, плаванье (змеи), б) ходьба, плаванье (черепахи).

Птицы. Парные передние и задние конечности. Передние конечности преобразованы в крылья рисунок 5. Скелет птиц значительно видоизменен в связи с приспособленностью к полету: повышена прочность в результате срастания костей, большинство костей пневматичные и трубчатые. На грудине образован киль, к которому прикрепляются мышцы. Типы передвижения птиц: ходьба, прыжки, полёт. Крупные птицы, с большим размахом крыльев, характеризуются планирующим полетом (парение у орлов), а у мелких птиц, с маленьким размахом крыльев, - полет машущий. Перьевой покров – характерный признак, по которому пернатые отличаются от всех других животных. Контурные покровные перья, налегая друг на друга вершинами, как черепицы, образуют на теле птиц сплошную обтекаемую поверхность, облегчающую полет. Главное значение при полете птицы играют крупные контурные перья крыльев и хвоста. Скелет птиц состоит из нескольких отделов: черепа, позвоночника, поясов конечностей и конечностей. Он легкий, благодаря наличию в костях воздушных полостей и прочный. Наличие воздушных полостей в костях необходимо для полета. В отличие от пятипалой передней конечности, характерной для большинства земноводных и пресмыкающихся, передняя конечность птицы – крыло имеет только три пальца. Сокращением числа пальцев, а также слиянием мелких костей достигается прочность этого отдела крыла, который несет самую большую нагрузку при полете. В ноге различают довольно толстое бедро, боле тонкую и длинную голень, цевку и пальцы. Самые крупные мышцы в теле всех летающих птиц – парные большие грудные мышцы. Основная работа грудных мышц – опускание крыльев. Поднимают крылья другие, менее сильные подключичные мышцы, расположенные под большими грудными. Хорошо развиты также мышцы ног.

Млекопитающие. У млекопитающих 4 пятипалые конечности (пара передних и пара задних конечностей). Принцип их строения у всех млекопитающих одинаков. В местах соединения костей образуются суставы, обеспечивающие движение элементов скелета относительно друг друга. Пояса передних (лопатка и ключица) и задних (тазовые кости) конечностей обеспечивают их причленение к осевому скелету (позвоночнику). У наземных млекопитающих проксимальные участки скелета удлинены, а у водных эти участки короче, в то время как дистальные участки удлиняются и преобразуются в ласты. Способы передвижения у млекопитающих очень разнообразны и зависят от образа жизни: Хищные млекопитающие хорошо бегают. В связи с этим пясть, запястье, плюсна и предплюсна расположены вертикально и опираются на пальцы. У копытных млекопитающих число пальцев значительно редуцировано.

-6-

Опорно-двигательная система и движение человека.

Опорно-двигательная система человека состоит из скелета и мышц. Скелет является пассивной частью опорно-двигательной системы. Он образован костями хрящами и связками. В скелете человека более 200 костей, из которых 85 являются парными. Человеческое тело представляет собой совокупность органов, систем и аппаратов, которые действуют слаженно, выполняя жизненно важные функции. Движение является необходимой частью функции связи и взаимодействия, и тело может осуществлять это движение благодаря опорно-двигательному аппарату. Опорно-двигательная система включает кости, мышцы и соединения костей. Кости - это твердые и прочные части, служащие опорой телу, мышцы - мягкие части, покрывающие кости, а соединения костей - это структуры, при помощи которых кости соединяются. Все кости, а их примерно 206, составляют систему костей, или скелет, который придает телу внешнюю конфигурацию, вид и обеспечивает ему жесткое и прочное устройство, защищает внутренние органы, накапливает минеральные соли и вырабатывает клетки крови. Кости состоят в основном из воды и минеральных веществ, образованных на основе кальция и фосфора, и из вещества, именуемого остеином. Кость не является застывшим органом: она находится в постоянном процессе развития и разрушения. Для этого у нее имеются остеобласты, костеобразующие клетки, и остеокласты, клетки, разрушающие ее, чтобы не давать ей чрезмерно утолщаться. В случае перелома остеокласты разрушают осколки кости, а остеобласты вырабатывают новую костную ткань. Развитие и прочность кости зависят от витаминов группы D (кальциферола), регулирующих обмен кальция, необходимого для работы мышц. Кальциферолом особенно богаты рыбий жир, мясо тунца, молоко и яйца. Также ультрафиолетовые лучи солнца способствуют всасыванию витамина D. Кости лицевого черепа - их главная функция - участие в пережевывании пищи. Кости мозгового черепа - мозговой череп состоит из восьми плоских костей, защищающих головной мозг, соединенных неподвижно. Ребра - это кости, которые вместе с грудиной образуют грудную клетку, необходимый элемент защиты внутренних органов, размещенных в ней. Позвоночный столб - ось, или опора нашего тела, состоящая из 33 или 34 позвонков, в нем размещен спинной мозг. Бедренная кость - самая длинная кость тела человека. Позволяет делать разнообразные движения ногой благодаря своему соединению с коленной чашечкой. Кости стопы - группа из 26 костей, среди которых выделяется самая большая, пяточная кость, образующая пятку. Самым высоким человеком в мире был американец, рост которого составлял 2,72 м. Ко времени своей смерти, в 1940 году, когда ему было 22 года, он еще продолжал расти. Самым низким человеком была 19-летняя голландка: ее рост составлял всего 59 см, она умерла в 1895 году. Самые длинные кости, о которых имеются сведения, - это кости брахиозавра – динозавра, останки которого были найдены в Колорадо (США). Его лопатки достигали длины 2,4 м, а некоторые ребра превышали 3 м. Среди современных живых существ самое высокое животное Земли – жираф, его рост может достигать 6 м. Длинная, более 2 метров шея, необходимая жирафу, чтобы питаться ветками деревьев, насчитывает только семь шейных позвонков, столько же, сколько у мыши. Возможно, самыми маленькими являются височные кости колибри – птички, длина которой не превышает 2-3 см, но у которой на крыльях имеются мышцы, позволяющие ей делать до 90 взмахов в секунду. Колибри может зависать в воздухе, когда питается нектаром цветов, и даже лететь задним ходом. Мышцы, которых более 400, покрывают скелет и совместно с костями и их соединениями делают возможным движение, однако некоторые из них, например мышцы вен и артерий, обеспечивающих ток крови, нагнетаемой сердцем, выполняют функции, не связанные с двигательным аппаратом. Мышцы лица - позволяют принимать различные выражения нашего лица: смеха, гнева и т.д. Двуглавая мышца плеча - совместно со своим антагонистом - трехглавой мышцей плеча - обеспечивает сгибание и разгибание предплечья. Наружные косые мышцы живота - позволяют при сокращении выталкивать воздух из легких. Выполняют работу, противоположную работе диафрагмы, которую здесь не видно, так как она находится внутри брюшной полости. Четырехглавая мышца бедра - как и в случае с верхними конечностями,

-7-

четырехглавая мышца бедра также имеет мышцу-антагониста - двуглавую мышцу бедра. Обе сгибают и разгибают бедро.

Год от года выявляется все больше и больше сторон жизнедеятельности, на которые головной мозг простирает свое верховное влияние: обмен веществ, управление физико-химическими процессами в крови, кроветворение, борьба с заразными началами и т. д., и т. д. Как бесконечно далеко это от тех невзрачных волоконец, едва начавших обособляться от окружающей ткани, по которым пробивал себе дорогу первобытный электрохимический возбудительный импульс! У высших, неокинетических животных, в том числе и у нас, движения идут на поводу у ощущений, управляются и направляются ими. У низших, наоборот, ощущения обслуживаются и обеспечиваются с помощью движений. Движения; с виду бессистемно и бестолково, идут впереди ощущений, хватают и ловят их, где попало. Этот механизм активного, деятельного "ощущения", сохранился и у нас, за исключением бессистемности, в работе наших наивысших органов чувств, зрения и осязания, где круговорот "рефлекторного кольца" сплетается в совершенно неразрывное и очень сложное по строению целое. В последующих очерках мы будем иметь еще несколько случаев увидеть, с какою бережностью наша центральная нервная система вообще сохраняет самые древнейшие механизмы, казалось бы давно устаревшие и подлежащие сдаче в архив. Этот грубый древний механизм ощущения, действовавший в отдаленнейшие времена, еще задолго до сенсорных коррекций, вновь возродился в усовершенствованном и утонченном виде и, слившись в своей работе с этими коррекциями, обеспечил работу наших наиболее высокоразвитых органов чувств.

О сенсорных коррекциях следует добавить еще, что необходимая потребность в них, выявившаяся у высших животных, послужила новым и очень могучим побудителем к дальнейшему развитию головного мозга. Как мы покажем дальше, главным образом эта потребность способствовала развитию так называемых сенсорных полей, т. е. целых сложных слепков из ощущений самых разнообразных органов чувств, слепков, направляющих движения животного или человека и помогающих упорядочению этих движений в пространстве.

Развитие конечностей

Вторым новшеством, естественно последовавшим за упрочением неокинетической системы с ее суставчатыми рычагами и поперечнополосатыми мышцами, было развитие у животных конечностей. У низших, бесскелетных организмов не было конечностей, в лучшем случае вместо них иногда возникали "ложные конечности" (псевдоподии) вроде лучей морской звезды или "ноги" улитки, которая, по сути дела, есть низ ее туловища. И у позвоночных настоящие конечности выработались далеко не сразу.

Конечности явились очень глубоким, принципиальным новшеством. Они появились в ту пору, когда древние побудительные причины к члениковому (сегментному) строению тела в большей степени выдохлись и развитие конечностей пошло как бы перешагивая через развалины этого старинного принципа строения, еще сохранявшегося на древнейшей части тела - туловище. Поэтому, во-первых, сами конечности уже не обнаруживают никаких следов сегментности - это видно хотя бы на способах снабжения их мышц двигательными нервами. Во-вторых, нужно указать здесь на одно обстоятельство, гораздо более важное для нашего изложения. Последовательное развитие у позвоночных неокинетики, за нею - больших двигательных синергии для передвижения по пространству (локомоций) наконец, конечностей как усовершенствованных орудий для такого передвижения, повело к соответствующему обогащению центральной нервной системы приспособлениями, нужными для обслуживания всех этих эволюционных нововведений. Сравнительная анатомия мозга животных показывает, что вся эта серия новшеств более чем какие-либо из предшествующих шагов развития содействовала настоящей централизации в мозгу, появлению в нем первых образований, без оговорок заслуживающих названия головного мозга. Древнейшая часть центральной нервной системы позвоночных - спинной мозг, еще полностью выдержан на члениковом (сегментном) типе строения. Новые ядра головного мозга, вырабатывавшиеся в "рыбьем" периоде эволюции позвоночных и окончательно оформившиеся у первого животного с ногами - лягушки, уже полностью надсегментны. Их нервные проводники управляют уже всем спинным мозгом в целом, и в частности всеми конечностями. Еще важнее отметить тот факт, что деятельность этого верховного головного мозга, управляющего движениями конечностей и локомоциями (мы будем в последующих очерках обозначать его как уровень В протекает у земноводных полностью по законам неокинетической системы: с относительно высоковольтными и быстро несущимися электрическими сигналами, с повиновением закону "все или ничего" и т. д. Более же древние центры мозга, за которыми у земноводных сохранилось управление туловищем (уровень А по нашим обозначениям), работают в большой мере еще по древнедвигательным законам: с низковольтными, медленными импульсами, с большой степенью участия в них

-8-