Надёжный каркас - ДВИЖЕНИЕ И ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ - ТЕЛО ЧЕЛОВЕКА КАК САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ОРГАНИЗМ

Изучая эту главу, вы научитесь:

объяснять с точки зрения биологии, что организм - проточная система, эффективно использующая энергию и вещество из внешней среды для поддержания собственной жизнедеятельности.

Для этого вы должны овладеть следующими умениями:

- объяснять, какова роль опорно-двигательной системы в обеспечении функций передвижения и поддержания функций других систем органов;

- характеризовать, как покровы поддерживают постоянство внутренней среды организма;

- объяснять, какова роль основных функций организма (питание, дыхание, выделение) в обеспечении нормальной жизнедеятельности.

Использовать в быту элементарные биологические знания основ медицины, чтобы формулировать правила здорового образа жизни и знать симптомы нарушения нормальной жизнедеятельности (болезней).

Для этого вы должны овладеть следующими умениями:

- объяснять некоторые процессы, проходящие в собственном организме;

- оказывать первую помощь при травмах.

Оценивать поведение человека с точки зрения здорового образа жизни.

Для этого вы должны овладеть следующими умениями:

- понимать, к каким последствиям приводит нарушение важнейших функций организма (нарушение обмена веществ, координации функций);

- выявлять причины нарушения осанки и развития плоскостопия;

- называть симптомы некоторых распространённых болезней;

- применять свои знания для составления режима дня, правил поведения;

- соблюдать режим труда и отдыха, правила рационального питания, правила гигиены;

- объяснять, почему физический труд и спорт благотворно влияют на организм;

- понимать, почему вредно курение, употребление алкоголя и наркотиков.

Проверьте себя:

• Скелет жёсткий, а мускулатура мягкая. Как обеспечивается движение?

• С какими системами органов прямо и косвенно связана любая клетка тела человека? Какие вещества она получает от них?

§ 25. Надёжный каркас

Постановка проблемы урока

Факт 1. Почти все млекопитающие ходят на четырёх ногах, поэтому передний пояс конечностей обычно не уступает по силе заднему, а часто превосходит его, поэтому таз вытянут вдоль позвоночника.

Факт 2. Человек, в отличие от других млекопитающих, имеет вертикальную постановку тела. Человек - разумное существо.

• В чём состоит противоречие? Какой возникает вопрос? Предложите свой вариант и сравните с формулировкой авторов (с. 332).

Повторение необходимых знаний

• Какие типы скелетов вы знаете? (7 класс)

• Каковы преимущества внутреннего скелета? (7 класс)

• Из каких частей состоит скелет млекопитающих? (7 класс)

Решение проблемы

Движение невозможно без мышц, которые прикрепляются к костям скелета и способны быстро сокращаться. Скелет поддерживает внутренние органы; он достаточно крепок для того, чтобы защитить их от ударов, но при этом достаточно лёгок и подвижен для того, чтобы мы могли бегать, прыгать, плавать. Скелет и мышцы формируют опорно-двигательную систему, в которой преобладают мышечная и несколько видов соединительной ткани. Слово “скелет” происходит от греческого “скелетос” — “высохший”, вероятно, из - за того, что ткани скелета кажутся совсем безжизненными.

Внутренний скелет и его преимущества

• В чём достоинства и недостатки внутреннего скелета?

Человек относится к наземным позвоночным с внутренним скелетом - самым крупным животным суши. Это не случайно. Крупное наземное животное без скелета было бы раздавлено собственным весом. Внешний скелет для крупного наземного животного был бы слишком тяжёл и ограничивал подвижность. Достаточно привести примеры и жука, и наземной черепахи.

25.1. Жёлтым обозначен осевой скелет, красным - пояса конечностей

Внешний скелет, давая защиту и опору для мышц, мешает росту. Развитие животных с внешним скелетом состоит из чередования длительных фаз активного питания и кратких фаз быстрого роста. Для маленького и недолго живущего животного опыт предшествующей стадии оказывается мало пригодным для последующей стадии развития. Пример - опыт, приобретённый гусеницей, бесполезен для бабочки. Это не очень важно, так как полученный ею опыт невелик.

Крупные животные, как и человек, обычно живут долго, поэтому индивидуальное обучение у них играет большую роль. Способность длительно и эффективно учиться - главная черта человека как разумного существа.

Внутренний скелет позволяет одновременно, хотя и долго, совершаться процессам роста, активного питания, движения, приобретения опыта. Так, ребенок растёт, питается, играет, учится.

Почему человек ходит на двух ногах

• Почему мыслящее существо ходит на двух ногах?

Человек — млекопитающее, поэтому его скелет обладает типичными для этой группы свойствами. Но есть одно важное отличие. Большинство млекопитающих передвигается на четырёх лапах, а человек — двуногое существо. Какие же преимущества дал такой способ передвижения? Прежде всего он позволял издали увидеть свою добычу или хищника. А развитый мозг давал возможность предсказать будущее поведение жертвы и подстеречь свою добычу там, где она этого не ожидала. Но чем было заменить острые когти и быстрые ноги? В дело вступали освободившиеся руки, которые могли соорудить и использовать орудия труда (в простейшем случае палку), с помощью которых люди могли добывать пищу и защищаться от хищников. Вот почему человек опирается на две ноги, руки его очень подвижны, а череп объёмистый, чтобы вместить большой мозг.

“Разбираем” скелет

• Из чего состоит скелет? В чём его отличие от скелета других млекопитающих?

Ощупайте свою голову. Кажется, что под пальцами монолитный костный шар. На самом деле человеческий череп состоит из нескольких десятков костей. Он очень лёгкий и прочный и служит хорошей защитой для расположенного внутри мозга и основных органов чувств — зрения и слуха. Кости черепа прочно и неподвижно соединены между собой, подвижна только нижняя челюсть. Её движения дают нам возможность тщательно обрабатывать пищу, прежде чем она поступит в пищеварительный тракт. Лицевые кости (рис. 25.2) и кости основания черепа пронизаны отверстиями, через которые нервы выходят из черепа. Мозговой отдел черепа очень крупный, поскольку вмещает большой мозг (рис. 25.3).

25.2. Лицевой отдел черепа

25.3. Мозговой отдел черепа

Позвоночник состоит из 33 — 34 позвонков, расположенных друг над другом; он окружает и защищает спинной мозг. В связи с прямохождением у человека появились два дополнительных изгиба позвоночника (рис. 25.5). Они помогают, с одной стороны, равномерно распределить нагрузку на позвоночник, которую даёт вес головы и туловища, а с другой — пружинят, уменьшая толчки при движении. Большинство движений связано с шейным и поясничным отделами, где нет рёбер, - здесь ничего не мешает позвоночнику сгибаться. Головной мозг соединяется со спинным через затылочное отверстие. При этом голова может совершать разнообразные движения вверх и вниз, вправо и влево.

25.5. Изгибы позвоночника

• В позвоночнике человека различают четыре изгиба, а у других млекопитающих только два. Почему?

Повороты головы вправо и влево возможны благодаря особому строению двух первых шейных позвонков (рис. 25.4). Первый позвонок, несущий на себе череп, называется атлантом - в честь героя древнегреческих мифов, державшего на своих плечах небесный свод. У атланта нет отростков, но сверху и снизу у него есть суставные поверхности: верхние сочленяются с черепом, нижние со вторым шейным позвонком - эпистрофеем. Средняя часть тела атланта отделилась от него и приросла к телу осевого позвонка, образовав торчащий кверху зубовидный отросток. Он входит в особое отверстие в теле атланта. При поворотах головы атлант вместе с черепом вращается вокруг этого “зуба”. Такая конструкция обеспечивает большую свободу движений.

25.4. Два первых шейных позвонка - атлант и эпистрофей

• Какие движения головы мы можем совершать благодаря строению этих позвонков?

Грудной отдел позвоночника состоит из 12 позвонков.

12 пар изогнутых рёбер образуют грудную клетку, защищающую сердце и лёгкие. Сзади рёбра соединены с позвоночником, а спереди верхние семь пар с помощью хрящей прикрепляются к плоской грудной кости - грудине (истинные рёбра). 8 - 10-я пары рёбер прикрепляются к грудине через хрящ предыдущего ребра (ложные рёбра), а 11 - 12-я пары вообще не сочленяются с грудиной и оканчиваются свободно в толще мышц (колеблющиеся рёбра). К рёбрам и грудине прикреплены дыхательные мышцы, обеспечивающие попеременное увеличение и уменьшение объёма грудной клетки. У человека в отличие от четвероногих млекопитающих грудная клетка широкая и уплощена в передне - заднем направлении. Это связано с прямохождением.

Пять крестцовых позвонков срослись в одну кость — крестец. Он неподвижен, очень прочен и входит в пояс нижних конечностей. При хождении на двух ногах на крестец падает значительная нагрузка.

Последний отдел позвоночника — копчиковый. 4 — 5 маленьких сросшихся позвонков представляют собой рудимент - остаток скелета хвоста

25.6. Строение позвонков

• Найдите невральную дугу позвонка. Почему она так называется?

Пояс верхних конечностей, или плечевой пояс, состоит из двух лопаток и двух ключиц. У человека, как и у большинства других млекопитающих, нет прямой костной связи между плечевым поясом и позвоночником, так как она затруднила бы дыхательные движения грудной клетки. Плечевой пояс с позвоночником, рёбрами и черепом связывают мышцы. С грудиной сочленяется только ключица.

25.7. Позвонки: А - шейный; Б - поясничный

• Тонкие и узкие наверху, позвонки с возрастанием нагрузки становятся всё массивнее в нижних отделах. Почему?

Скелет верхней конечности соединяется с лопаткой суставом шаровой формы, который обеспечивает верхним конечностям подвижность во всех направлениях. Обратите внимание на противопоставление большого пальца остальной части кисти (рис. 25.9). Такое строение даёт возможность совершать хватательные движения, что значительно увеличивает возможности для работы кисти.

25.8. Соединение позвонков

Вся тяжесть тела падает на нижние конечности и их пояс. Он сформирован крестцом и парными тазовыми костями: лобковой, седалищной и подвздошной. Они сливаются и образуют сплошное костное кольцо — таз. В связи с вертикальным положением тела человека пояс его нижних конечностей очень широк и имеет вид чаши; он поддерживает внутренние органы. У женщин размеры таза и его нижнего отверстия больше, чем у мужчин. Это облегчает процесс родов.

Массивные кости нижних конечностей человека толще и прочнее костей рук, так как ноги несут на себе всю тяжесть тела.

С развитием прямохождения стопа у человека приобрела сводчатую форму. При ходьбе и беге она пружинит и смягчает толчки.

25.9. Скелет человека

• Найдите на рисунке все кости, указанные в тексте.

Формулирование вывода

У человека, как и других позвоночных, есть внутренний скелет. В отличие от всех прочих млекопитающих человек имеет вертикальную постановку тела и передвигается на двух ногах. Скелет человека состоит из осевого скелета (черепа, позвоночника и грудной клетки), скелета конечностей и их поясов.

Опорно-двигательная система, скелет конечностей, пояса конечностей

Применение знаний

1. Какие преимущества человеку даёт внутренний скелет?

2. Какие особенности скелета человека связаны с прямохождением?

3. Из каких элементов состоит скелет? Каковы их функции?

4. Как вы думаете, почему у собаки и лошади нет ключиц, а у человека есть?

5. Как вертикальное положение тела связано с формой грудной клетки и высокой подвижностью кисти руки в запястье?

6. Поработайте в паре: пусть один называет части скелета, а второй - черты их строения, связанные с прямохождением или разумностью человека (если таковые есть).

7. Поработайте в группе: пусть каждый по очереди формулирует вопросы по пройденной теме, а другие отвечают на них.