الجهاز العضلي الهيكلي. الهيكل العظمي: تعريفه ووظائفه وتطوره

2.1. أصل ووظائف الهيكل العظمي الحيواني.

الهياكل الداعمة في الحيوانات اللافقارية التي توفر لها شكل جسم دائم متنوعة للغاية. وهي ذات أصل خارجي وداخلي ومتوسط. في الفقاريات، يكون الهيكل العظمي بشكل رئيسي من أصل الأديم المتوسط.

يؤدي الهيكل العظمي في جسم الحيوان وظائف مختلفة:

ضمان شكل الجسم المستمر.

الجزء السلبي من الجهاز العضلي الهيكلي.

الحماية من التأثيرات الميكانيكية وغيرها.

وظيفة المكونة للدم.

2.2. تطور الهيكل العظمي في سلسلة الحيوانات اللافقارية.

في الإسفنج، يتم تمثيل الهياكل الداعمة بواسطة إبر لها تركيبات كيميائية مختلفة.

في التجويفات المعوية، تظهر صفيحة داعمة كثيفة (Mesoglea)، والتي تشغل المساحة بين الأديم الخارجي والأديم الباطن. يتطور الهيكل العظمي للبوليبات المرجانية من الأديم الظاهر. في المفصليات، يتم تمثيل الهيكل الخارجي بغطاء الكيتين، والذي يتضمن وظائف الحماية من الأضرار الميكانيكية والهيكل الخارجي، الذي ترتبط به العضلات المخططة التي ظهرت لأول مرة في المفصليات.

تمتلك ذوات الصدفتين وبطنيات الأقدام أصدافًا تتكون من إفرازات الوشاح. تمتلك رأسيات الأرجل تكوينات غضروفية معقدة تحمي المراكز العصبية والأعضاء الحسية.

2.3. تطور الهيكل العظمي في الحبليات.

كما هو الحال في اللافقاريات، يعمل الهيكل العظمي للحبليات بمثابة حماية للأعضاء ويعمل بمثابة دعم لأعضاء الحركة.

الهيكل العظمي المحوريلقد شهد تغيرات كبيرة في عملية التطور.

في الحبال السفلية، يكون الهيكل العظمي المحوري هو الحبل الظهري، وفي الحبال العليا يتم استبداله تدريجيًا بالفقرات النامية. وتنقسم الفقرات إلى الجسم، والأقواس العلوية والسفلية.

وهكذا، في سيكلوستوم، يتم الحفاظ على الحبل الظهري طوال الحياة، ولكن تظهر الوصلات الفقرية، وهي تكوينات غضروفية صغيرة تقع بشكل مجازي فوق الحبل الظهري. يطلق عليهم الأقواس العلوية.

في الأسماك البدائية، بالإضافة إلى الأقواس العلوية، تظهر الأقواس السفلية، وفي الأسماك العليا تظهر الأجسام الفقرية. تتكون الأجسام الفقرية في معظم الأسماك والحيوانات العليا من الأنسجة المحيطة بالحبل الظهري، وكذلك من قواعد الأقواس. يتم دمج الأقواس العلوية والسفلية مع الأجسام الفقرية. تنمو أطراف الأقواس العلوية معًا لتشكل القناة الشوكية. تظهر على الأقواس السفلية العمليات التي ترتبط بها الأضلاع. تحتوي الأسماك على قسمين من العمود الفقري - الجذع والذيلية. يتم الحفاظ على بقايا الحبل الظهري في الأسماك بين الأجسام الفقرية.

في البرمائيات، في المراحل الأولى من التطور، يتم استبدال الحبل الظهري بالعمود الفقري. يتكون العمود الفقري بالفعل من أربعة أقسام: عنق الرحم، والصدر، والعجزي، والذيلي. تتكون منطقة عنق الرحم من فقرة واحدة فقط، بينما تتكون المنطقة الصدرية من خمس فقرات. ترتبط الأضلاع الصغيرة التي تنتهي بحرية بالفقرات الصدرية. تشتمل المنطقة المقدسة، مثل منطقة عنق الرحم، على فقرة واحدة، وهي بمثابة دعم لعظام الحوض والأطراف الخلفية. تندمج المنطقة الذيلية في البرمائيات عديمة الذيل في عظم واحد، بينما في البرمائيات الذيلية تتكون من عدد كبير من الفقرات.

تحتوي الزواحف على خمسة أقسام في العمود الفقري: عنق الرحم، والصدر، والقطني، والعجزي، والذيلي. في منطقة عنق الرحم، تحتوي الأنواع المختلفة من الزواحف على أعداد مختلفة من الفقرات، ولكن الحد الأقصى هو ثمانية. تسمى الفقرة الأولى بالأطلس ولها شكل حلقة، والفقرة الثانية تسمى بالظهارة ولها عملية سنية تدور عليها الفقرة الأولى. وفي المنطقة الصدرية، يكون عدد الفقرات غير ثابت؛ إذ ترتبط بها الأضلاع، ويتصل معظمها بعظم القص، لتشكل القفص الصدري لأول مرة في الحيوانات العليا. لا يوجد سوى 22 فقرة في المنطقة الصدرية القطنية، واثنتان في المنطقة العجزية. ترتبط الأضلاع أيضًا بالفقرات القطنية والعجزية. في المنطقة الذيلية، يختلف عدد الفقرات، وأحيانا يكون هناك عدة عشرات.

في الطيور، يشبه العمود الفقري العمود الفقري للزواحف، ولكن لديه تخصص معين في الاتصال الذيلي. والعمود الفقري - أضلاع الجذع. تم العثور عليه من IVDr المحيط بالحبل الظهري، وكذلك من قاعدة تكوين القوس، مع طريقة الحياة. تضم منطقة عنق الرحم ما يصل إلى 25 فقرة، مما يوفر قدرًا أكبر من الحركة.

في الثدييات، يتكون العمود الفقري من خمسة أقسام: الصدري العنقي، القطني، العجزي والذيلي. هناك سبع فقرات في منطقة عنق الرحم، وعدد متغير من الفقرات في المنطقة الصدرية (من 9 إلى 24، ولكن في أغلب الأحيان 12-13). ترتبط الفقرات الصدرية بأضلاع، ويتصل عدد كبير منها بعظم القص. تشمل المنطقة القطنية من ثلاث إلى تسع فقرات. تندمج الفقرات العجزية لتشكل العجز، ويحتوي العمود الفقري الذيلي على أعداد متفاوتة من الفقرات في أنواع مختلفة من الثدييات.

هيكل عظمي للرأس.الهيكل العظمي للرأس هو الجمجمة. يقع في الطرف الأمامي من الهيكل العظمي ويتكون من جزأين: الجمجمة والهيكل العظمي الحشوي، ويختلفان عن بعضهما البعض في الأصل والوظيفة. تعمل الجمجمة كحاوية للدماغ، ويوفر الهيكل العظمي الحشوي الدعم لأعضاء الجزء الأمامي من القناة الهضمية.

خلال عملية التطور، تحدث أكبر التغييرات في المنطقة الحشوية. في أجنة جميع الفقاريات، وفي الفقاريات السفلية طوال الحياة، يتكون الهيكل العظمي الحشوي من أقواس تغطي الجزء الأمامي من الأنبوب الهضمي. في الأسماك، يتم تمييزها إلى قوس الفك (التقاط الطعام)، القوس اللامي (الارتباط بالجمجمة)، والقوس الخيشومي (الارتباط الخيشومي).

في الحيوانات الأرضية، يتغير الهيكل العظمي الحشوي ويتقلص بشكل كبير: يندمج الجزء العلوي من قوس الفك مع الجزء السفلي من الجمجمة، وتتشكل عظام صغيرة من القوس اللامي، وهي جزء من الأذن الوسطى. يشكل القوسان الخيشوميان الثاني والثالث في الثدييات الغضروف الدرقي، ويشكل القوسان الرابع والخامس الغضاريف المتبقية للحنجرة.

الهيكل العظمي للأطراف.هناك نوعان من الأطراف الحرة. هذه هي زعانف الأسماك والأطراف ذات الأصابع الخمسة للثدييات. تتمتع أطراف الفقاريات ذات الأصابع الخمسة ببنية متنوعة للغاية ترتبط بأداء وظائف مختلفة. على سبيل المثال، الأطراف المختبئة للخلد، والأطراف السابحة للفقمة، والأطراف المتسلقة للقرود، وما إلى ذلك. ولكن مع ذلك، وعلى الرغم من الاختلافات، فإن أطراف الفقاريات تحتفظ بخطة هيكلية عامة، مما يثبت أصلها المشترك.

ولأول مرة ظهرت الأطراف في الأسماك وتمثلت بالزعانف. هذه هي الزعانف الصدرية والبطنية المقترنة. تتكون الزعانف في معظم الأسماك من أشعة عظمية رفيعة شعاعية وتقوم بوظيفة تغيير اتجاه السباحة بدلاً من دعم الجسم. وفي الأسماك ذات الزعانف الفصية، من المتوقع أن تتضخم الأشعة بسبب اندماج الزعانف واستخدام الزعانف كدعم وحركة على طول القاعدة الصلبة للمسطحات المائية الجافة. لذلك، شكلت زعانف الأسماك ذات الزعانف الفصية القديمة الأساس لتطور أطراف الفقاريات. من السمات المهمة لتحول الزعانف إلى أطراف الفقاريات الأرضية استبدال الاتصال القوي للعناصر الهيكلية باتصال متحرك على شكل مفاصل. ونتيجة لذلك تحول الطرف إلى رافعة متحركة معقدة، تتميز فيها ثلاث عظام: الكتف والساعد واليد. هناك نوعان من مشدات الأطراف - الكتف والحوض.

علاوة على ذلك، اتبع تطور الطرف الأمامي مسار إطالة الكتف والساعد، وتقصير الرسغ، وتقليل عدد العظام في منطقة الرسغ (في البرمائيات - 3 صفوف، في الثدييات - صفين) وإطالة المقاطع البعيدة، أي. كتائب الأصابع.

يتميز الهيكل العظمي لليد البشرية أيضًا بخطة هيكلية عامة مع الأطراف الأمامية للفقاريات، ولكن إلى جانب هذا هناك أيضًا اختلافات مهمة، حيث أن الأيدي البشرية ليست أسلحة عمل فحسب، ولكنها أيضًا نتيجة له ​​وقادرة على ذلك. لأداء مجموعة متنوعة من الإجراءات.

2.4. الشذوذات والتشوهات في الهيكل العظمي البشري.

1. وجود أضلاع في الفقرات العنقية السفلية أو القطنية الأولى. وفقًا لتطور الفقاريات عند البشر، أثناء التطور الجنيني، تتشكل الأضلاع في جميع أجزاء العمود الفقري، ولكن بعد ذلك يتم الحفاظ عليها فقط في المنطقة الصدرية، وفي أجزاء أخرى يتم تقليل الأضلاع. لكن في بعض الأحيان يعاني الشخص من رجعيات مماثلة.

2. وجود الفقرات الذيلية. أثناء التطور الجنيني عند البشر، مثل الفقاريات، يتم تشكيل 8-11 فقرة ذيلية، ثم يتم تقليلها وتبقى 4-5 فقرات متخلفة، وتشكل العصعص. في بعض الأحيان تظهر العلامات الرجعية على شكل وجود العمود الفقري الذيلي.

3. السنسنة المشقوقة- هذا شذوذ شائع يحدث عندما يتعطل اندماج الأقواس الفقرية العلوية. غالبًا ما يتجلى في المنطقة القطنية العجزية في العمود الفقري، ويمكن أن يكون له درجات متفاوتة من الشدة، اعتمادًا على عمق ومدى الشق.

4. وجود عظيمات سمعية واحدة فقط في التجويف الطبلي - العمود. هذا الاضطراب، الذي يتوافق مع بنية جهاز نقل الصوت للبرمائيات والزواحف، هو نتيجة للتمايز غير الصحيح لعناصر القوس الخيشومي الفكي العلوي في العظيمات السمعية. هذا تلخيص للمراحل الرئيسية لتطور تطور الجمجمة الحشوية في تكوين الجنين.

5. تغاير حزام الطرف العلوي. هذه هي حركة حزام الطرف العلوي من منطقة عنق الرحم إلى مستوى 1-2 فقرة صدرية. يُسمى هذا الشذوذ بمرض Sprengel أو لوح الكتف المرتفع الخلقي. يتم التعبير عنه في حقيقة أن حزام الكتف على أحد الجانبين أو كلاهما أعلى بعدة سنتيمترات من الوضع الطبيعي. ترتبط آلية مثل هذا الاضطراب بانتهاك حركة الأعضاء وانتهاك الارتباطات المورفولوجية.

6. متعدد الأصابع- نتيجة تطور نمو الأصابع الإضافية المميزة لأشكال الأجداد البعيدة.

7. الأقدام المسطحة، الأقدام الحنفاء، الصدر الضيق، عدم وجود بروز في الذقن– شذوذات الهيكل العظمي الرجعية، والتي غالبا ما توجد وهي أنوبولياس (التوترات الفائقة) التي نشأت أثناء التطور العرقي للرئيسيات.

الهيكل العظمي الفقاريولا تتكون من العظام فقط: بل تشمل الغضروف والنسيج الضام، وأحيانا تشمل تكوينات جلدية مختلفة.

من المعتاد التمييز بين الفقاريات الهيكل العظمي المحوري(الجمجمة، الوتر، العمود الفقري، الأضلاع) و هيكل عظمي للأطرافبما في ذلك أحزمةهم (الكتف والحوض) و أقسام مجانية. تفتقر الثعابين والسحالي عديمة الأرجل والثعبانية إلى الهيكل العظمي للأطراف، على الرغم من أن بعض الأنواع من المجموعتين الأوليين تحتفظ بأساسياتها. في الثعابين، اختفت زعانف الحوض المقابلة للأطراف الخلفية. ليس لدى الحيتان وصفارات الإنذار أيضًا أي علامات خارجية على أرجلها الخلفية.

سكل.بناءً على أصلها، هناك ثلاث فئات من عظام الجمجمة:

• استبدال الغضروف،
• غلافي (تراكب أو جلد)
• الحشوية.

في أسماك القرش وأقاربها، ربما كانت تحتوي على عظام في السابق، لكن صندوقها الآن عبارة عن قطعة واحدة من الغضروف بدون أي طبقات بين العناصر. تحتوي الأسماك العظمية على أنواع مختلفة من العظام في جماجمها أكثر من أي فئة أخرى من الفقاريات. فيها، مثل جميع المجموعات العليا، يتم تضمين العظام المركزية للرأس في الغضروف وتحل محلها، وبالتالي فهي متجانسة مع الجمجمة الغضروفية لأسماك القرش.

العناصر الحشوية للجمجمة- مشتقات الأقواس الخيشومية الغضروفية التي نشأت في جدران البلعوم أثناء تطور الخياشيم في الفقاريات. في الأسماك، تغير القوسان الأولان وتحولا إلى جهاز الفك العلوي وتحت اللسان. في الحالات النموذجية، يحتفظون بخمسة أقواس خيشومية أخرى، ولكن في بعض الأجناس انخفض عددهم. يمتلك القرش الخياشيم البدائي الحديث (Heptanchus) ما يصل إلى سبعة أقواس خيشومية خلف الفك والأقواس اللامية. في الأسماك العظمية، تكون غضاريف الفك مبطنة بالعديد من العظام التكاملية؛ تشكل الأخيرة أيضًا أغطية خيشومية تحمي الخيوط الخيشومية الرقيقة. أثناء تطور الفقاريات، كانت غضاريف الفك الأصلية تتقلص بشكل مطرد حتى اختفت تمامًا. إذا كان ما تبقى من الغضروف الأصلي في الفك السفلي مبطنًا بخمسة عظام غلافية مقترنة في التماسيح، فإن واحدًا منها فقط يبقى في الثدييات - السن الذي يشكل الهيكل العظمي للفك السفلي بالكامل.

تحتوي جمجمة البرمائيات القديمة على صفائح غلافية ثقيلة وكانت مشابهة في هذا الصدد للجمجمة النموذجية للأسماك ذات الزعانف الفصية. في البرمائيات الحديثة، يتم تقليل العظام المزخرفة والاستبدالية بشكل كبير. يوجد عدد أقل منها في جمجمة الضفادع والسلمندر مقارنة بالفقاريات الأخرى ذات الهيكل العظمي العظمي، وفي المجموعة الأخيرة تظل العديد من العناصر غضروفية. في السلاحف والتماسيح، تكون عظام الجمجمة عديدة وملتصقة ببعضها البعض بإحكام. أما في السحالي والثعابين فهي صغيرة نسبيًا، مع فصل العناصر الخارجية بمسافات واسعة، كما هو الحال في الضفادع أو العلاجيم. في الطيور، تكون عظام الجمجمة رفيعة ولكنها صلبة جدًا؛ أما عند البالغين فقد اندمجوا بشكل كامل لدرجة أن العديد من الغرز قد اختفت. المقابس المدارية كبيرة جدًا. يتكون سقف الدماغ الضخم نسبيًا من عظام غلافية رقيقة. الفكين الخفيفين مغطى بأغماد قرنية. في الثدييات، تكون الجمجمة ثقيلة وتحتوي على فكين قويين وأسنان. انتقلت بقايا الفكين الغضروفيين إلى الأذن الوسطى وشكلت عظامها - المطرقة والسندان.

في الطيور والزواحف، يتم ربط الجمجمة بالعمود الفقري باستخدام إحدى عظامها اللقمة(درنة مفصلية). في البرمائيات الحديثة وجميع الثدييات، يتم استخدام لقمتين تقعان على جانبي الحبل الشوكي لهذا الغرض.

العمود الفقري، في التطور الجنيني يسبقه دائمًا وتر، والتي تستمر مدى الحياة في lancelets و cyclostomes. في الأسماك، تكون محاطة بالفقرات (في أسماك القرش وأقرب أقربائها - الغضروفية) وتبدو واضحة الشكل. في الثدييات، يتم الحفاظ على أساسيات الحبل الظهري فقط في الأقراص الفقرية. لا يتحول الحبل الظهري إلى فقرات، بل يتم استبداله بها. وهي تنشأ أثناء التطور الجنيني على شكل صفائح منحنية تحيط تدريجيًا بالحبل الظهري في حلقات، ومع نموها، تقوم بإزاحته بالكامل تقريبًا.

يتكون العمود الفقري النموذجي من 5 أقسام:

• عنق الرحم,
• الصدري (الموافق للصدر) ،
• قطني،
• عجزي
• ذيل.

رقم عنق الرحمتختلف الفقرات بشكل كبير حسب مجموعة الحيوانات. البرمائيات الحديثة لديها فقرة واحدة فقط. يمكن أن تحتوي الطيور الصغيرة على ما يصل إلى 5 فقرات، بينما يمكن أن تحتوي البجعات على ما يصل إلى 25 فقرة. كان لدى البليزوصور الزواحف البحرية في الدهر الوسيط 72 فقرة عنق الرحم. يوجد في الثدييات دائمًا 7 منها تقريبًا؛ الاستثناء هو الكسلان (من 6 إلى 9). تسمى الفقرة العنقية الأولى أطلس. في الثدييات والبرمائيات، يكون لها سطحان مفصليان، يتضمنان اللقمتين القذاليتين. في الثدييات الفقرة العنقية الثانية ( نبراس) يشكل المحور الذي يدور عليه الأطلس والجمجمة.

ل رضيععادة ما يتم ربط الأضلاع بالفقرات. لدى الطيور حوالي خمسة، والثدييات لديها 12 أو 13؛ الثعابين لديها الكثير. عادة ما تكون أجسام هذه الفقرات صغيرة، وتكون النتوءات الشائكة لأقواسها العلوية طويلة ومائلة إلى الخلف.قطنيالفقرات عادة من 5 إلى 8؛ وفي معظم الزواحف وجميع الطيور والثدييات لا تحمل أضلاعًا. تعتبر العمليات الشائكة والعرضية للفقرات القطنية قوية جدًا، وعادةً ما تكون موجهة للأمام. في الثعابين والعديد من الأسماك، ترتبط الأضلاع بجميع فقرات الجذع، ومن الصعب رسم الحدود بين المنطقتين الصدرية والقطنية. في الطيور، تندمج الفقرات القطنية مع الفقرات العجزية، لتشكل عجزًا معقدًا، مما يجعل ظهرها أكثر صلابة من ظهر الفقاريات الأخرى، باستثناء السلاحف، حيث ترتبط المناطق الصدرية والقطنية والعجزية بالصدفة .

رقم عجزيوتختلف الفقرات من واحدة عند البرمائيات إلى 13 فقرة عند الطيور.بناء ذيلالقسم أيضًا متنوع للغاية. وفي الضفادع والطيور والقردة والبشر تحتوي فقط على عدد قليل من الفقرات المندمجة جزئيًا أو كليًا، وفي بعض أسماك القرش تحتوي على ما يصل إلى مائتي فقرة. قرب نهاية الذيل، تفقد الفقرات أقواسها ولا يتم تمثيلها إلا بالأجسام.

ضلوعتظهر لأول مرة في أسماك القرش على شكل نتوءات غضروفية صغيرة في النسيج الضام بين قطع العضلات. في الأسماك العظمية تكون عظمية ومتماثلة مع الأقواس الدموية الموجودة أسفل الفقرات الذيلية. في الحيوانات ذات الأربع أرجل، يتم استبدال هذه الأضلاع السمكية، التي تسمى السفلية، بأضلاع علوية وتستخدم للتنفس. يتم وضعها في نفس أقسام النسيج الضام بين الكتل العضلية كما هو الحال في الأسماك، ولكنها تقع أعلى في جدار الجسم.

هيكل عظمي أطرافه. تطورت أطراف رباعيات الأرجل من الزعانف المزدوجة للأسماك ذات الزعانف الفصية، والتي يحتوي هيكلها العظمي على عناصر متجانسة مع عظام الكتف وحزام الحوض، وكذلك الأرجل الأمامية والخلفية.في الأصل كان هناك ما لا يقل عن خمسة تعظمات منفصلة في حزام الكتف، ولكن في الحيوانات الحديثة عادة ما يكون هناك ثلاثة فقط: لوح الكتف والترقوة والغرابي. في جميع الثدييات تقريبًا، يكون الغرابي مصغرًا، أو ملتصقًا بعظم الكتف، أو غائبًا تمامًا. في بعض الحيوانات، يظل لوح الكتف هو العنصر الوظيفي الوحيد لحزام الكتف.

حزام الحوضيشمل ثلاث عظام:

• الدقاق,
• إسكي
• العانة

في الطيور والثدييات، اندمجوا تمامًا مع بعضهم البعض، وفي الحالة الأخيرة يشكلون ما يسمى عظم مجهول. في الأسماك والثعابين والحيتان وصفارات الإنذار، لا يرتبط حزام الحوض بالعمود الفقري، وبالتالي يفتقر إلى الفقرات العجزية النموذجية. في بعض الحيوانات، تشتمل كل من مشدات الكتف والحوض على عظام إضافية.

العظام الطرف الحر الأماميوفي رباعيات الأرجل هم في الأساس نفس ما في الظهر، ولكن يتم تسميتهم بشكل مختلف. في الطرف الأمامي، إذا عدت من الجسم، يأتي أولاً عضديعظم خلفه شعاعيو عظم الزندالعظام إذن الرسغ, المشطياتو كتائب الأصابع.

في الطرف الخلفيأنها تتوافق الفخذي، ثم الساق والساق, رصغي, مشط القدم والكتائب. العدد الأولي للأصابع هو 5 على كل طرف. تمتلك البرمائيات 4 أصابع فقط في أقدامها الأمامية. في الطيور، تتحول الأطراف الأمامية إلى أجنحة؛ يتم تقليل عدد عظام الرسغ والمشط والأصابع وتندمج جزئيًا مع بعضها البعض، ويتم فقدان الإصبع الخامس على الساقين. ولم يبق للخيول سوى إصبعها الأوسط. تستقر الأبقار وأقرب أقاربها على إصبعي القدم الثالث والرابع، ويتم فقد الباقي أو نقصانه. تتحرك ذوات الحوافر على أصابع قدميها ويتم استدعاؤها الكتائب. القطط والعديد من الحيوانات الأخرى، عند المشي، تعتمد على كامل سطح أصابعها وتنتمي إليها مشاية الاصبعيكتب. عند التحرك، تضغط الدببة والبشر على نعلهم بالكامل على الأرض ويتم استدعاؤهم نبات.

الهيكل الخارجي.تمتلك الفقاريات من جميع الفئات هيكلًا خارجيًا بطريقة أو بأخرى. إن صفائح رأس الحشائش (الحيوانات المنقرضة عديمة الفك)، والأسماك القديمة والبرمائيات، بالإضافة إلى الحراشف والريش والشعر لرباعيات الأرجل الأعلى، هي تكوينات جلدية. أصداف السلاحف من نفس الأصل - وهي عبارة عن تكوين هيكلي متخصص للغاية. تحركت صفائح عظام جلدهم (الجلود العظمية) بالقرب من الفقرات والأضلاع واندمجت معهم. ومن الجدير بالذكر أن أحزمة الكتف والحوض الموازية لذلك قد تحركت داخل الصدر. يوجد في القمة الموجودة على ظهر التماسيح وصدفة المدرع صفائح عظمية من نفس أصل قوقعة السلاحف

في عملية التطور، أتقنت الحيوانات المزيد والمزيد من المناطق الجديدة وأنواع الطعام وتكيفت مع الظروف المعيشية المتغيرة. أدى التطور إلى تغيير مظهر الحيوانات تدريجيًا. من أجل البقاء، كان من الضروري البحث عن الطعام بشكل أكثر نشاطًا، والاختباء بشكل أفضل أو الدفاع ضد الأعداء، والتحرك بشكل أسرع. يتغير الجهاز العضلي الهيكلي مع الجسم، وكان عليه ضمان كل هذه التغييرات التطورية. الأكثر بدائية الأولياتليس لها هياكل داعمة، وتتحرك ببطء، وتتدفق بمساعدة الأرجل الكاذبة وتتغير شكلها باستمرار.

أول هيكل دعم يظهر هو غشاء الخلية. فهو لم يفصل الجسم عن البيئة الخارجية فحسب، بل جعل من الممكن أيضًا زيادة سرعة الحركة بسبب السوط والأهداب. تمتلك الحيوانات متعددة الخلايا مجموعة واسعة من الهياكل والأجهزة الداعمة للحركة. مظهر الهيكل الخارجيزيادة سرعة الحركة بسبب تطور مجموعات العضلات المتخصصة. الهيكل العظمي الداخليينمو مع الحيوان ويسمح له بالوصول إلى سرعات قياسية. جميع الحبليات لها هيكل عظمي داخلي. على الرغم من الاختلافات الكبيرة في بنية الهياكل العضلية الهيكلية في الحيوانات المختلفة، فإن هياكلها العظمية تؤدي وظائف مماثلة: الدعم، وحماية الأعضاء الداخلية، وحركة الجسم في الفضاء. تتم حركات الفقاريات بفضل عضلات الأطراف التي تقوم بأنواع من الحركة مثل الجري والقفز والسباحة والطيران والتسلق وغيرها.

الهيكل العظمي والعضلات

يتم تمثيل الجهاز العضلي الهيكلي بالعظام والعضلات والأوتار والأربطة وعناصر النسيج الضام الأخرى. يحدد الهيكل العظمي شكل الجسم ويحمي مع العضلات الأعضاء الداخلية من جميع أنواع الأضرار. بفضل المفاصل، يمكن للعظام أن تتحرك بالنسبة لبعضها البعض. تحدث حركة العظام نتيجة انقباض العضلات المرتبطة بها. في هذه الحالة، يكون الهيكل العظمي جزءًا سلبيًا من الجهاز الحركي الذي يؤدي وظيفة ميكانيكية. يتكون الهيكل العظمي من أنسجة كثيفة ويحمي الأعضاء الداخلية والدماغ، ويشكل حاويات عظمية طبيعية لها.

بالإضافة إلى الوظائف الميكانيكية، يقوم الهيكل العظمي بعدد من الوظائف البيولوجية. تحتوي العظام على المصدر الرئيسي للمعادن التي يستخدمها الجسم حسب الحاجة. تحتوي العظام على نخاع العظم الأحمر الذي ينتج خلايا الدم.

يتكون الهيكل العظمي البشري من 206 عظمة، 85 عظمة مزدوجة و36 عظمة غير مزدوجة.

هيكل العظام

التركيب الكيميائي للعظام

تتكون جميع العظام من مواد عضوية وغير عضوية (معدنية) وماء تصل كتلته إلى 20% من كتلة العظام. المادة العضوية للعظام - ossein- له خصائص مرنة ويعطي مرونة للعظام. المعادن - أملاح ثاني أكسيد الكربون وفوسفات الكالسيوم - تمنح العظام صلابة. يتم ضمان قوة العظام العالية من خلال مزيج من مرونة العظم وصلابة المادة المعدنية للأنسجة العظمية.

هيكل العظام العيانية

من الخارج، جميع العظام مغطاة بطبقة رقيقة وكثيفة من النسيج الضام - السمحاق. فقط رؤوس العظام الطويلة لا تحتوي على السمحاق، ولكنها مغطاة بالغضاريف. يحتوي السمحاق على العديد من الأوعية الدموية والأعصاب. يوفر التغذية لأنسجة العظام ويشارك في نمو سمك العظام. بفضل السمحاق، تلتئم العظام المكسورة.

العظام المختلفة لها هياكل مختلفة. يشبه العظم الطويل الأنبوب الذي تتكون جدرانه من مادة كثيفة. هذا هيكل أنبوبيالعظام الطويلة تمنحها القوة والخفة. يوجد في تجاويف العظام الأنبوبية نخاع العظم الأصفر- الأنسجة الضامة فضفاضة غنية بالدهون.

تحتوي على نهايات العظام الطويلة مادة عظمية إسفنجية. ويتكون أيضًا من صفائح عظمية تشكل العديد من الحواجز المتقاطعة. في الأماكن التي يتعرض فيها العظم لأكبر حمل ميكانيكي، يكون عدد هذه الأقسام هو الأعلى. تحتوي على المادة الإسفنجية نخاع العظم الأحمر، والتي تؤدي خلاياها إلى تكوين خلايا الدم. تمتلك العظام القصيرة والمسطحة أيضًا بنية إسفنجية، إلا أنها مغطاة من الخارج بطبقة من مادة تشبه السد. يمنح الهيكل الإسفنجي العظام القوة والخفة.

التركيب المجهري للعظام

ينتمي النسيج العظمي إلى النسيج الضام ويحتوي على الكثير من المواد بين الخلايا التي تتكون من الأملاح المعدنية والأملاح المعدنية.

تشكل هذه المادة صفائح عظمية مرتبة بشكل مركزي حول أنابيب مجهرية تمتد على طول العظم وتحتوي على أوعية دموية وأعصاب. الخلايا العظمية، وبالتالي العظام، هي أنسجة حية؛ فهو يتلقى العناصر الغذائية من الدم، ويحدث فيه التمثيل الغذائي، ويمكن أن تحدث تغيرات هيكلية.

أنواع العظام

يتم تحديد بنية العظام من خلال عملية التطور التاريخي الطويل، والتي تغير خلالها جسد أسلافنا تحت تأثير البيئة وتكيف من خلال الانتقاء الطبيعي مع ظروف الوجود.

اعتمادًا على الشكل، هناك عظام أنبوبية وإسفنجية ومسطحة ومختلطة.

عظام أنبوبيةتقع في الأعضاء التي تقوم بحركات سريعة وواسعة النطاق. من بين العظام الأنبوبية توجد عظام طويلة (عظم العضد وعظم الفخذ) وعظام قصيرة (سلاميات الأصابع).

تحتوي العظام الأنبوبية على جزء أوسط - الجسم وطرفان - الرؤوس. يوجد داخل العظام الأنبوبية الطويلة تجويف مملوء بنخاع العظم الأصفر. يحدد الهيكل الأنبوبي قوة العظام التي يحتاجها الجسم بينما يتطلب أقل كمية من المواد. خلال فترة نمو العظام، يوجد بين الجسم ورأس العظام الأنبوبية غضروف، مما يؤدي إلى نمو العظم في الطول.

العظام المسطحةوهي تحد من التجاويف التي توضع فيها الأعضاء (عظام الجمجمة) أو تكون بمثابة أسطح لربط العضلات (كتف الكتف). تتكون العظام المسطحة، مثل العظام الأنبوبية القصيرة، في الغالب من مادة إسفنجية. لا تحتوي نهايات العظام الأنبوبية الطويلة، وكذلك العظام الأنبوبية القصيرة والمسطحة، على تجاويف.

عظام إسفنجيةبني في المقام الأول من مادة إسفنجية مغطاة بطبقة رقيقة مدمجة. من بينها عظام إسفنجية طويلة (القص والأضلاع) وعظام قصيرة (الفقرات والرسغ والرسغ).

ل عظام مختلطةوتشمل هذه العظام التي تتكون من عدة أجزاء لها هياكل ووظائف مختلفة (العظم الصدغي).

النتوءات والحواف والخشونة على العظام هي أماكن ترتبط فيها العضلات بالعظام. كلما تم التعبير عنها بشكل أفضل، كلما كانت العضلات المرتبطة بالعظام أكثر تطوراً.

الهيكل العظمي البشري.

الهيكل العظمي البشري ومعظم الثدييات لديهم نفس النوع من البنية، ويتكون من نفس الأقسام والعظام. ولكن الإنسان يختلف عن جميع الحيوانات في قدرته على العمل وذكائه. ترك هذا بصمة كبيرة على هيكل الهيكل العظمي. على وجه الخصوص، حجم تجويف الجمجمة البشري أكبر بكثير من حجم أي حيوان له جسم بنفس الحجم. حجم جزء الوجه من الجمجمة البشرية أصغر من الدماغ، ولكن في الحيوانات، على العكس من ذلك، هو أكبر بكثير. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الفك في الحيوانات هو جهاز دفاع والحصول على الطعام وبالتالي فهو متطور بشكل جيد، وحجم الدماغ أقل منه في البشر.

تساعد انحناءات العمود الفقري، المرتبطة بحركة مركز الثقل بسبب الوضع الرأسي للجسم، الشخص على الحفاظ على التوازن وتخفيف الصدمات. الحيوانات ليس لديها مثل هذه الانحناءات.

يتم ضغط صدر الإنسان من الأمام إلى الخلف وبالقرب من العمود الفقري. في الحيوانات يتم ضغطه من الجوانب ويمتد نحو الأسفل.

حزام الحوض البشري الواسع والضخم له شكل وعاء، ويدعم أعضاء البطن وينقل وزن الجسم إلى الأطراف السفلية. في الحيوانات، يتم توزيع وزن الجسم بالتساوي بين الأطراف الأربعة وحزام الحوض طويل وضيق.

تكون عظام الأطراف السفلية للإنسان أكثر سمكًا بشكل ملحوظ من عظام الأطراف العلوية. في الحيوانات لا يوجد فرق كبير في بنية عظام الأطراف الأمامية والخلفية. تتيح زيادة حركة الأطراف الأمامية، وخاصة الأصابع، للشخص أداء مجموعة متنوعة من الحركات وأنواع العمل بيديه.

الهيكل العظمي للجذع الهيكل العظمي المحوري

الهيكل العظمي للجذعيشتمل على عمود فقري يتكون من خمسة أقسام، ويشكل الفقرات الصدرية والأضلاع وعظم القص صدر(انظر الجدول).

سكل

تنقسم الجمجمة إلى قسمين للدماغ والوجه. في مخقسم الجمجمة - الجمجمة - يحتوي على الدماغ، وهو يحمي الدماغ من الضربات، وما إلى ذلك. تتكون الجمجمة من عظام مسطحة متصلة بشكل ثابت: العظم الجبهي، والعظم الجداري، والعظم الصدغي، والقذالي، والوتدي. يرتبط العظم القذالي بالفقرة الأولى من العمود الفقري باستخدام مفصل إهليلجي، مما يسمح للرأس بالإمالة للأمام وللجانب. يدور الرأس مع الفقرة العنقية الأولى بسبب الاتصال بين الفقرتين العنقيتين الأولى والثانية. يوجد ثقب في العظم القذالي يتصل من خلاله الدماغ بالحبل الشوكي. تتكون أرضية الجمجمة من العظم الرئيسي الذي يحتوي على فتحات عديدة للأعصاب والأوعية الدموية.

الوجهيشكل قسم الجمجمة ستة عظام مقترنة - الفك العلوي، الوجني، الأنفي، الحنكي، المحارة الأنفية السفلية، بالإضافة إلى ثلاثة عظام غير مقترنة - الفك السفلي، الميكعة والعظم اللامي. عظم الفك السفلي هو العظم الوحيد في الجمجمة الذي يرتبط بشكل متحرك بالعظام الصدغية. جميع عظام الجمجمة (باستثناء الفك السفلي) متصلة بلا حراك، وذلك بسبب وظيفتها الوقائية.

يتم تحديد بنية جمجمة الوجه البشرية من خلال عملية "إضفاء الطابع الإنساني" على القرد، أي. الدور الرائد للعمل، والنقل الجزئي لوظيفة الإمساك من الفكين إلى اليدين، والتي أصبحت أعضاء عمل، وتطوير الكلام الواضح، واستهلاك الأطعمة المُعدة صناعيًا، مما يسهل عمل جهاز المضغ. تتطور الجمجمة بالتوازي مع تطور الدماغ والأعضاء الحسية. بسبب الزيادة في حجم الدماغ، زاد حجم الجمجمة: عند البشر يبلغ حوالي 1500 سم 2.

الهيكل العظمي للجذع

يتكون الهيكل العظمي للجسم من العمود الفقري والقفص الصدري. العمود الفقري- أساس الهيكل العظمي. يتكون من 33-34 فقرة، يوجد بينها وسادات غضروفية - أقراص، مما يمنح العمود الفقري المرونة.

يشكل العمود الفقري للإنسان أربعة منحنيات. في العمود الفقري العنقي والقطني، يتم توجيههما بشكل محدب للأمام، في العمود الفقري الصدري والعجزي - للخلف. في التطور الفردي للشخص، تظهر الانحناءات تدريجيًا عند الوليد، ويكون العمود الفقري مستقيمًا تقريبًا. أولاً، يتشكل منحنى عنق الرحم (عندما يبدأ الطفل في إبقاء رأسه مستقيماً)، ثم المنحنى الصدري (عندما يبدأ الطفل في الجلوس). يرتبط ظهور المنحنيات القطنية والعجزية بالحفاظ على التوازن في الوضع المستقيم للجسم (عندما يبدأ الطفل في الوقوف والمشي). هذه الانحناءات لها أهمية فسيولوجية مهمة - فهي تزيد من حجم تجاويف الصدر والحوض؛ يسهل على الجسم الحفاظ على التوازن. تخفيف الصدمات عند المشي والقفز والجري.

بمساعدة الغضاريف والأربطة بين الفقرات، يشكل العمود الفقري عمودًا مرنًا ومرنًا مع إمكانية الحركة. انها ليست هي نفسها في أجزاء مختلفة من العمود الفقري. يتمتع العمود الفقري العنقي والقطني بقدرة أكبر على الحركة؛ أما العمود الفقري الصدري فهو أقل قدرة على الحركة، لأنه متصل بالأضلاع. العجز بلا حراك تماما.

هناك خمسة أقسام في العمود الفقري (انظر الرسم البياني "أقسام العمود الفقري"). يزداد حجم أجسام الفقرات من عنق الرحم إلى أسفل الظهر بسبب الحمل الأكبر على الفقرات الأساسية. تتكون كل فقرة من جسم وقوس عظمي والعديد من العمليات التي ترتبط بها العضلات. هناك فتحة بين الجسم الفقري والقوس. تتشكل الثقب لجميع الفقرات نفق فقري، حيث يقع الحبل الشوكي.

القفص الصدرييتكون من عظم القص واثني عشر زوجًا من الأضلاع والفقرات الصدرية. إنه بمثابة حاوية للأعضاء الداخلية المهمة: القلب والرئتين والقصبة الهوائية والمريء والأوعية الكبيرة والأعصاب. يشارك في حركات الجهاز التنفسي بسبب رفع وخفض الأضلاع بشكل إيقاعي.

في البشر، فيما يتعلق بالانتقال إلى المشي المستقيم، يتم تحرير اليد من وظيفة الحركة وتصبح عضوًا في المخاض، ونتيجة لذلك يتعرض الصدر للسحب من العضلات المرتبطة بالأطراف العلوية؛ لا تضغط الدواخل على الجدار الأمامي ، بل على الجدار السفلي الذي يتكون من الحجاب الحاجز. يؤدي هذا إلى أن يصبح الصدر مسطحًا وواسعًا.

الهيكل العظمي للطرف العلوي

الهيكل العظمي للأطراف العلويةيتكون من حزام الكتف (عظم الكتف وعظمة الترقوة) والطرف العلوي الحر. لوح الكتف عبارة عن عظم مسطح مثلث الشكل مجاور للجزء الخلفي من القفص الصدري. عظمة الترقوة لها شكل منحني، يذكرنا بالحرف اللاتيني S. وأهميتها في جسم الإنسان هي أنها تضع مفصل الكتف على مسافة ما من الصدر، مما يوفر حرية أكبر في حركة الطرف.

تشمل عظام الطرف العلوي الحر عظم العضد وعظام الساعد (الكعبرة والزند) وعظام اليد (عظام الرسغ وعظام المشط وسلاميات الأصابع).

يتم تمثيل الساعد بعظمتين - الزند ونصف القطر. ونتيجة لهذا، فهو قادر ليس فقط على الانثناء والتمدد، ولكن أيضًا على النطق - الدوران إلى الداخل والخارج. يحتوي الزند الموجود في الجزء العلوي من الساعد على شق يتصل ببكرة عظم العضد. يتصل عظم نصف القطر برأس عظم العضد. في الجزء السفلي، نصف القطر لديه النهاية الأكثر ضخامة. هي التي بمساعدة السطح المفصلي وعظام الرسغ تشارك في تكوين مفصل الرسغ. على العكس من ذلك، فإن نهاية الزند هنا رقيقة، ولها سطح مفصلي جانبي، والذي يتصل به نصف القطر ويمكن أن يدور حوله.

اليد هي الجزء البعيد من الطرف العلوي، ويتكون هيكلها العظمي من عظام الرسغ والمشط والكتائب. يتكون الكاربوس من ثمانية عظام إسفنجية قصيرة مرتبة في صفين، أربعة في كل صف.

يد الهيكل العظمي

يُسلِّم- الطرف العلوي أو الأمامي للإنسان والقردة، حيث كانت القدرة على معارضة الإبهام لجميع الآخرين تعتبر في السابق سمة مميزة.

الهيكل التشريحي لليد بسيط للغاية. ترتبط الذراع بالجسم من خلال عظام حزام الكتف والمفاصل والعضلات. يتكون من 3 أجزاء: الكتف والساعد واليد. حزام الكتف هو الأقوى. إن ثني ذراعيك عند المرفق يمنح ذراعيك قدرة أكبر على الحركة، مما يزيد من اتساعها ووظيفتها. تتكون اليد من العديد من المفاصل المتحركة، وبفضلها يستطيع الشخص النقر على لوحة مفاتيح الكمبيوتر أو الهاتف المحمول، وتوجيه إصبعه في الاتجاه المطلوب، وحمل الحقيبة، والرسم، وما إلى ذلك.

ترتبط الكتفين واليدين من خلال عظم العضد والزند ونصف القطر. ترتبط جميع العظام الثلاثة ببعضها البعض باستخدام المفاصل. عند مفصل الكوع، يمكن ثني الذراع وتمديدها. ترتبط عظام الساعد بشكل متحرك، لذلك أثناء الحركة في المفاصل، يدور نصف القطر حول عظم الزند. يمكن تدوير الفرشاة 180 درجة.

الهيكل العظمي للأطراف السفلية

الهيكل العظمي للطرف السفلييتكون من حزام الحوض والطرف السفلي الحر. يتكون حزام الحوض من عظمتين مفصليتين في الخلف مع العجز. يتكون عظم الحوض من اندماج ثلاث عظام: الحرقفة والإسك والعانة. يرجع الهيكل المعقد لهذا العظم إلى عدد من الوظائف التي يؤديها. يتصل بالفخذ والعجز، وينقل وزن الجسم إلى الأطراف السفلية، ويقوم بوظيفة الحركة والدعم، فضلاً عن وظيفة الحماية. نظرًا للوضع الرأسي لجسم الإنسان، فإن الهيكل العظمي للحوض أوسع نسبيًا وأكثر ضخامة من الحيوانات، لأنه يدعم الأعضاء الموجودة فوقه.

تشمل عظام الطرف السفلي الحر عظم الفخذ والساق (الظنبوب والشظية) والقدم.

يتكون الهيكل العظمي للقدم من عظام الطرسوس ومشط القدم وكتائب الأصابع. وتختلف قدم الإنسان عن قدم الحيوان في شكلها المقوس. يعمل القوس على تخفيف الصدمات التي يتلقاها الجسم عند المشي. تكون أصابع القدم ضعيفة النمو، باستثناء الأصابع الكبيرة، حيث أنها فقدت وظيفتها في الإمساك. على العكس من ذلك، فإن الطرسوس متطور للغاية، والعقبي كبير بشكل خاص فيه. ترتبط كل ميزات القدم هذه ارتباطًا وثيقًا بالوضع الرأسي لجسم الإنسان.

أدى المشي المستقيم للإنسان إلى حقيقة أن الاختلاف في بنية الأطراف العلوية والسفلية أصبح أكبر بكثير. أرجل الإنسان أطول بكثير من أذرعه، وعظامه أكبر حجمًا.

اتصالات العظام

هناك ثلاثة أنواع من الوصلات العظمية في الهيكل العظمي البشري: ثابتة، وشبه متحركة، ومتحركة. مُثَبَّتنوع الاتصال هو اتصال بسبب اندماج العظام (عظام الحوض) أو تكوين الغرز (عظام الجمجمة). يعد هذا الاندماج تكيفًا لتحمل العبء الثقيل الذي يتعرض له العجز البشري بسبب الوضع الرأسي للجذع.

شبه منقولةيتم الاتصال باستخدام الغضروف. ترتبط الأجسام الفقرية ببعضها البعض بهذه الطريقة، مما يساهم في ميل العمود الفقري في اتجاهات مختلفة؛ الأضلاع مع القص، مما يسمح للصدر بالتحرك أثناء التنفس.

منقولةاتصال، أو مشترك، هو الشكل الأكثر شيوعًا والمعقد في نفس الوقت للاتصال العظمي. تكون نهاية إحدى العظام التي تشكل المفصل محدبة (رأس المفصل)، ونهاية الأخرى مقعرة (التجويف الحقاني). يتوافق شكل الرأس والمقبس مع بعضهما البعض والحركات التي تتم في المفصل.

سطح مفصليالعظام المفصلية مغطاة بغضروف مفصلي أبيض لامع. السطح الأملس للغضاريف المفصلية يسهل الحركة، كما تعمل مرونتها على تخفيف الصدمة والصدمة التي يتعرض لها المفصل. عادةً ما يكون السطح المفصلي لإحدى العظام التي تشكل المفصل محدبًا ويسمى الرأس، بينما يكون الآخر مقعرًا ويسمى التجويف. بفضل هذا، تتناسب العظام المتصلة بإحكام مع بعضها البعض.

بورصةتمتد بين العظام المفصلية، وتشكل تجويفًا مفصليًا محكم الغلق. تتكون الكبسولة المشتركة من طبقتين. تمر الطبقة الخارجية إلى السمحاق، وتطلق الطبقة الداخلية سائلًا في تجويف المفصل، والذي يعمل بمثابة مادة تشحيم، مما يضمن الانزلاق الحر للأسطح المفصلية.

ملامح الهيكل العظمي البشري المرتبطة بالعمل والوضعية المستقيمة

النشاط العمالي

إن جسم الإنسان المعاصر يتكيف بشكل جيد مع العمل والمشي بشكل مستقيم. المشي المستقيم هو تكيف مع أهم سمة في حياة الإنسان - العمل. وهو الذي يرسم خطا حادا بين الإنسان والحيوانات العليا. كان للمخاض تأثير مباشر على بنية ووظيفة اليد، والتي بدأت تؤثر على بقية الجسم. استلزم التطور الأولي للمشي المستقيم وظهور نشاط العمل مزيدًا من التغييرات في جسم الإنسان بأكمله. تم تسهيل الدور القيادي للعمل من خلال النقل الجزئي لوظيفة الإمساك من الفكين إلى اليدين (التي أصبحت فيما بعد أعضاء العمل)، وتطور الكلام البشري، واستهلاك الأطعمة المعدة صناعيًا (يسهل عمل المضغ). جهاز). يتطور الجزء الدماغي من الجمجمة بالتوازي مع تطور الدماغ والأعضاء الحسية. في هذا الصدد، يزيد حجم الجمجمة (في البشر - 1500 سم 3، في القرود - 400-500 سم 3).

المشي منتصبا

يرتبط جزء كبير من الخصائص المتأصلة في الهيكل العظمي البشري بتطور المشية ذات القدمين:

• دعم القدم بإصبع كبير قوي ومتطور للغاية؛
• يد بإبهام متطور للغاية ؛
• شكل العمود الفقري بمنحنياته الأربعة.

تم تطوير شكل العمود الفقري بفضل التكيف النابض للمشي على قدمين، مما يضمن حركات الجسم بسلاسة ويحميه من التلف أثناء الحركات والقفزات المفاجئة. يكون الجسم في المنطقة الصدرية مفلطحاً، مما يؤدي إلى ضغط الصدر من الأمام إلى الخلف. خضعت الأطراف السفلية أيضًا لتغييرات فيما يتعلق بالمشي المستقيم - حيث توفر مفاصل الورك المتباعدة على نطاق واسع الثبات للجسم. أثناء التطور، حدثت إعادة توزيع جاذبية الجسم: تحرك مركز الثقل لأسفل واتخذ موقعًا عند مستوى 2-3 فقرات عجزية. يمتلك الإنسان حوضاً واسعاً جداً، وأرجله متباعدة بشكل واسع، وهذا يسمح للجسم بالثبات عند الحركة والوقوف.

بالإضافة إلى العمود الفقري المنحني، والفقرات الخمس للعجز، والصدر المضغوط، يمكن ملاحظة استطالة لوح الكتف والحوض الموسع. كل هذا يستلزم:

• تطور قوي للحوض في العرض.
• ربط الحوض بالعجز.
• تطور قوي وطريقة خاصة لتقوية العضلات والأربطة في منطقة الورك.

استلزم انتقال أسلاف الإنسان إلى المشي المستقيم تطور نسب جسم الإنسان مما يميزه عن القرود. وهكذا يتميز الإنسان بأطراف عليا أقصر.

المشي المستقيم والعملأدى إلى تكوين عدم التماثل في جسم الإنسان. النصفان الأيمن والأيسر من جسم الإنسان ليسا متماثلين في الشكل والبنية. ومن الأمثلة الصارخة على ذلك يد الإنسان. معظم الناس يستخدمون اليد اليمنى، وحوالي 2-5% يستخدمون اليد اليسرى.

أدى تطور المشي المستقيم، الذي رافق انتقال أسلافنا إلى العيش في المناطق المفتوحة، إلى تغييرات كبيرة في الهيكل العظمي والجسم بأكمله ككل.

من المعتاد في الفقاريات التمييز بين الهيكل العظمي المحوري (الجمجمة، الحبل الظهري، العمود الفقري،
الأضلاع) والهيكل العظمي للأطراف، بما في ذلك أحزمةها (الكتف والحوض) و
أقسام مجانية. تحتوي Lancelets على حبل ظهري، ولكن لا تحتوي على فقرات أو
لا أطرافه. ومع ذلك، فإن الثعابين، وهي السحالي عديمة الأرجل، تفتقر إلى الهيكل العظمي للأطراف
تحتفظ بعض الأنواع من المجموعتين الأوليين بأساسياتها. في حب الشباب
اختفت زعانف الحوض المقابلة للأطراف الخلفية. في الحيتان و
كما لم يكن لدى صفارات الإنذار أي علامات خارجية على أرجلها الخلفية.

يتكون العمود الفقري النموذجي من 5 أقسام: عنق الرحم، والصدر (المناظر للقفص الصدري)، والقطني، والعجزي، والذيلي.

يختلف عدد الفقرات العنقية بشكل كبير حسب مجموعة الحيوانات. البرمائيات الحديثة لديها فقرة واحدة فقط. يمكن أن تحتوي الطيور الصغيرة على ما يصل إلى 5 فقرات، بينما يمكن أن تحتوي البجعات على ما يصل إلى 25 فقرة. كان لدى البليزوصور الزواحف البحرية في الدهر الوسيط 72 فقرة عنق الرحم. يوجد في الثدييات دائمًا 7 منها تقريبًا؛ الاستثناء هو الكسلان (من 6 إلى 9). في الحيتانيات وخراف البحر، يتم دمج فقرات عنق الرحم جزئيًا وتقصيرها وفقًا لتقصير الرقبة (وفقًا لبعض الخبراء، يوجد في خراف البحر 6 فقرات فقط). تسمى الفقرة العنقية الأولى بالأطلس. في الثدييات والبرمائيات، يكون لها سطحان مفصليان، يتضمنان اللقمتين القذاليتين. في الثدييات، تشكل الفقرة العنقية الثانية (epistropheus) المحور الذي يدور عليه الأطلس والجمجمة.

ترتبط الأضلاع عادة بالفقرات الصدرية. لدى الطيور حوالي خمسة، والثدييات لديها 12 أو 13؛ الثعابين لديها الكثير. عادة ما تكون أجسام هذه الفقرات صغيرة، وتكون النتوءات الشائكة لأقواسها العلوية طويلة ومائلة إلى الخلف. يوجد عادة من 5 إلى 8 فقرات قطنية؛ وفي معظم الزواحف وجميع الطيور والثدييات لا تحمل أضلاعًا. تعتبر العمليات الشائكة والعرضية للفقرات القطنية قوية جدًا، وعادةً ما تكون موجهة للأمام. في الثعابين والعديد من الأسماك، ترتبط الأضلاع بجميع فقرات الجذع، ومن الصعب رسم الحدود بين المنطقتين الصدرية والقطنية. في الطيور، تندمج الفقرات القطنية مع الفقرات العجزية، لتشكل عجزًا معقدًا، مما يجعل ظهرها أكثر صلابة من ظهر الفقاريات الأخرى، باستثناء السلاحف، حيث ترتبط المناطق الصدرية والقطنية والعجزية بالصدفة .

ويتراوح عدد الفقرات العجزية من واحدة عند البرمائيات إلى 13 فقرة عند الطيور.

هيكل المنطقة الذيلية متنوع للغاية أيضًا. وفي الضفادع والطيور والقردة والبشر تحتوي فقط على عدد قليل من الفقرات المندمجة جزئيًا أو كليًا، وفي بعض أسماك القرش تحتوي على ما يصل إلى مائتي فقرة. قرب نهاية الذيل، تفقد الفقرات أقواسها ولا يتم تمثيلها إلا بالأجسام.

تطورت أطراف رباعيات الأرجل من الزعانف المزدوجة للأسماك ذات الزعانف الفصية، والتي يحتوي هيكلها العظمي على عناصر متجانسة مع عظام الكتف وحزام الحوض، وكذلك الأرجل الأمامية والخلفية.

يضمن الجهاز العضلي الهيكلي الحركة والحفاظ على وضعية جسم الحيوان في الفضاء، ويشكل الشكل الخارجي للجسم ويشارك في عمليات التمثيل الغذائي. ويمثل حوالي 60٪ من وزن جسم الحيوان البالغ.

تقليديا، ينقسم الجهاز العضلي الهيكلي إلى أجزاء سلبية ونشطة. ل الجزء السلبيوتشمل العظام ووصلاتها والتي تعتمد عليها طبيعة حركة الروافع العظمية ووصلات جسم الحيوان (15%). الجزء النشطيتكون من عضلات الهيكل العظمي وملحقاتها المساعدة، وذلك بفضل الانقباضات التي تتحرك بها عظام الهيكل العظمي (45٪). كل من الأجزاء النشطة والسلبية لها أصل مشترك (الأديم المتوسط) ومترابطة بشكل وثيق.

وظائف الجهاز الحركي:

1) النشاط الحركي هو مظهر من مظاهر النشاط الحيوي للكائن الحي؛ وهو ما يميز الكائنات الحيوانية عن الكائنات النباتية، ويحدد ظهور مجموعة واسعة من أنماط الحركة (المشي، الجري، التسلق، السباحة، الطيران).

2) يشكل الجهاز العضلي الهيكلي شكل الجسم - الخارجحيوان، نظرًا لأن تكوينه حدث تحت تأثير مجال الجاذبية الأرضية، فإن حجمه وشكله في الحيوانات الفقارية يتميز بتنوع كبير، وهو ما يفسره الظروف المعيشية المختلفة (الأرضية، الأرضية الخشبية، الهوائية، المائية).

3) بالإضافة إلى ذلك، يقوم جهاز الحركة بعدد من الوظائف الحيوية للجسم: البحث عن الطعام والتقاطه؛ الهجوم والدفاع النشط. يقوم بوظيفة الجهاز التنفسي للرئتين (الجهاز التنفسيالمهارات الحركية)؛ يساعد القلب على تحريك الدم والليمفاوية عبر الأوعية ("القلب المحيطي").

4) في الحيوانات ذوات الدم الحار (الطيور والثدييات)، يضمن جهاز الحركة الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم؛

يتم توفير وظائف جهاز الحركة من خلال الجهاز العصبي والقلب والأوعية الدمويةوالجهاز التنفسي والهضمي والبولي والجلد والغدد الصماء. وبما أن تطور جهاز الحركة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتطور الجهاز العصبي، فعندما تتعطل هذه الروابط، يجب أولاً شلل جزئي، وثم شللجهاز الحركة (لا يستطيع الحيوان التحرك). مع انخفاض النشاط البدني، تتعطل عمليات التمثيل الغذائي وضمور أنسجة العضلات والعظام.

أجهزة الجهاز العضلي الهيكلي لديها خصائص التشوهات المرنة،عند الحركة، تنشأ الطاقة الميكانيكية في شكل تشوهات مرنة، والتي بدونها لا يمكن أن تحدث الدورة الدموية الطبيعية ونبضات الدماغ والحبل الشوكي. يتم تحويل طاقة التشوهات المرنة في العظام إلى طاقة كهرضغطية، وفي العضلات إلى طاقة حرارية. تعمل الطاقة المنبعثة أثناء الحركة على إزاحة الدم من الأوعية الدموية وتسبب تهيج جهاز المستقبل الذي تدخل منه النبضات العصبية إلى الجهاز العصبي المركزي. وبالتالي فإن عمل جهاز الحركة مرتبط ارتباطاً وثيقاً ولا يمكن تنفيذه بدون الجهاز العصبي، كما أن الجهاز الوعائي بدوره لا يمكن أن يعمل بشكل طبيعي بدون جهاز الحركة.

أساس الجزء السلبي من جهاز الحركة هو الهيكل العظمي. الهيكل العظمي (الهياكل العظمية اليونانية - المجففة والمجففة؛ اللاتينية. الهيكل العظمي) هي عظام متصلة بترتيب معين تشكل إطارًا صلبًا (هيكل عظمي) لجسم الحيوان. وبما أن الكلمة اليونانية التي تعني عظم هي "os"، فإن علم الهيكل العظمي يسمى علم العظام.

يتضمن الهيكل العظمي حوالي 200-300 عظمة (حصان، آر إس -207-214؛ خنزير، كلب، قطة -271-288)، وهي متصلة ببعضها البعض باستخدام الأنسجة الضامة أو الغضروفية أو العظمية. تتراوح كتلة الهيكل العظمي للحيوان البالغ من 6% (خنزير) إلى 15% (حصان، ماشية).

الجميع وظائف الهيكل العظمييمكن تقسيمها إلى مجموعتين كبيرتين: الميكانيكية والبيولوجية. ل وظائف ميكانيكيةتشمل: الحماية، والدعم، والحركي، والربيع، ومضاد الجاذبية، و البيولوجية –التمثيل الغذائي وتكوين الدم (تكون الكريات الدموية).

1) وظيفة الحماية هي أن الهيكل العظمي يشكل جدران تجاويف الجسم التي توجد فيها الأعضاء الحيوية. على سبيل المثال، يحتوي تجويف الجمجمة على الدماغ، ويحتوي الصدر على القلب والرئتين، ويحتوي تجويف الحوض على الأعضاء البولية التناسلية.

2) الوظيفة الداعمة هي أن الهيكل العظمي عبارة عن دعم للعضلات والأعضاء الداخلية التي ترتبط بالعظام وتثبت في موضعها.

3) تتجلى الوظيفة الحركية للهيكل العظمي في أن العظام عبارة عن روافع تحركها العضلات وتضمن حركة الحيوان.

4) ترجع وظيفة الزنبرك إلى وجود تكوينات في الهيكل العظمي تعمل على تخفيف الصدمات والصدمات (الوسادات الغضروفية وغيرها).

5) تتجلى وظيفة مقاومة الجاذبية في حقيقة أن الهيكل العظمي يخلق الدعم لاستقرار الجسم أثناء ارتفاعه عن الأرض.

6) المشاركة في عملية التمثيل الغذائي، وخاصة التمثيل الغذائي المعدني، حيث تعتبر العظام مخزناً للأملاح المعدنية من الفوسفور والكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والباريوم والحديد والنحاس وغيرها من العناصر.

7) وظيفة المخزن المؤقت. يعمل الهيكل العظمي كمنطقة عازلة تعمل على استقرار والحفاظ على التركيب الأيوني الثابت للبيئة الداخلية للجسم (التوازن).

8) المشاركة في تكون الدم. يقع نخاع العظم الأحمر في تجاويف نخاع العظم، وينتج خلايا الدم. تبلغ كتلة نخاع العظم بالنسبة لكتلة العظام في الحيوانات البالغة حوالي 40-45٪.

قسم الهيكل العظمي

الهيكل العظمي هو إطار جسم الحيوان. وعادة ما يتم تقسيمها إلى الرئيسية والمحيطية.

إلى الهيكل العظمي المحوريتشمل الهيكل العظمي للرأس (الجمجمة والجمجمة) والهيكل العظمي للرقبة والجذع والذيل. تحتوي الجمجمة على البنية الأكثر تعقيدًا، حيث تحتوي على الدماغ وأعضاء الرؤية والشم والتوازن والسمع وتجويف الفم والأنف. الجزء الرئيسي من الهيكل العظمي للرقبة والجسم والذيل هو العمود الفقري (العمود الفقري).

ينقسم العمود الفقري إلى 5 أقسام: العنقية، الصدرية، القطنية، العجزية والذيلية. تتكون منطقة عنق الرحم من الفقرات العنقية (v.cervicalis)؛ المنطقة الصدرية - من الفقرات الصدرية (v.thoracica)، والأضلاع (كوستا) والقص (القص)؛ قطني - من الفقرات القطنية (v.lumbalis)؛ العجز - من عظم العجز (نظام التشغيل العجز) ؛ الذيلية - من الفقرات الذيلية (v.caudalis). الهيكل الأكثر اكتمالا هو القسم الصدري من الجسم، حيث توجد الفقرات الصدرية والأضلاع وعظم الصدر، والتي تشكل معًا الصدر (الصدر)، حيث يوجد القلب والرئتين والأعضاء المنصفية. منطقة الذيل هي الأقل تطورًا في الحيوانات الأرضية، والتي ترتبط بفقد الوظيفة الحركية للذيل أثناء انتقال الحيوانات إلى نمط الحياة الأرضية.

يخضع الهيكل العظمي المحوري للقوانين التالية الخاصة ببنية الجسم، والتي تضمن حركة الحيوان. وتشمل هذه :

1) يتم التعبير عن القطبية الثنائية (أحادية المحور) في حقيقة أن جميع أجزاء الهيكل العظمي المحوري تقع على نفس محور الجسم، حيث تكون الجمجمة على عمود الجمجمة والذيل على القطب المقابل. تتيح لنا علامة أحادي المحور تحديد اتجاهين في جسم الحيوان: الجمجمة - نحو الرأس والذيلية - نحو الذيل.

2) تتميز الثنائية (التماثل الثنائي) بأن الهيكل العظمي، مثل الجذع، يمكن تقسيمه بواسطة المستوى السهمي الوسطي إلى نصفين متماثلين (أيمن وأيسر)، ووفقاً لذلك سيتم تقسيم الفقرات إلى قسمين نصفين متماثلين. تتيح الثنائية (معاداة النزعة) التمييز بين الاتجاهات الجانبية (الجانبية والخارجية) والوسطى (الداخلية) على جسم الحيوان.

3) التقسيم (metamerism) هو أنه يمكن تقسيم الجسم بواسطة طائرات مقطعية إلى عدد معين من القطع المتطابقة نسبيًا - الأجزاء. تتبع Metameres محورًا من الأمام إلى الخلف. على الهيكل العظمي، تكون هذه الميتامات عبارة عن فقرات ذات أضلاع.

4) رباعي الأرجل هو وجود 4 أطراف (2 صدرية و 2 حوضية)

5) والانتظام الأخير هو، بسبب قوة الجاذبية، الموقع في القناة الشوكية للأنبوب العصبي، ومن أسفله الأنبوب المعوي بجميع مشتقاته. وفي هذا الصدد يتم تحديد الاتجاه الظهري على الجسم - نحو الظهر والاتجاه البطني - نحو البطن.

الهيكل العظمي المحيطيويمثلها زوجان من الأطراف: الصدري والحوضي. يوجد في الهيكل العظمي للأطراف نمط واحد فقط - الثنائية (معاداة النزعة). يتم إقران الأطراف، وهناك أطراف أيمن وأطراف يسرى. العناصر المتبقية غير متماثلة. يوجد على الأطراف أحزمة (صدرية وحوضية) وهيكل عظمي للأطراف الحرة.

باستخدام الحزام، يتم ربط الطرف الحر بالعمود الفقري. في البداية، كانت مشدات الأطراف تحتوي على ثلاثة أزواج من العظام: لوح الكتف، الترقوة والعظم الغرابي (جميعها محفوظة في الطيور)؛ في الحيوانات، بقي لوح واحد فقط من العظم الغرابي، فقط عملية على حديبة الكتف تم الحفاظ على الجانب الإنسي؛ وتوجد أساسيات الترقوة في الحيوانات المفترسة (الكلاب) والقطط). في حزام الحوض، تكون العظام الثلاثة (الحرقفي والعانة والإسكية) متطورة بشكل جيد، ويتم دمجها معًا.

يحتوي الهيكل العظمي للأطراف الحرة على ثلاث وصلات. الرابط الأول (stilopodium) له شعاع واحد (اليونانية stilos - عمود، podos - ساق): على الطرف الصدري هو عظم العضد، على طرف الحوض هو عظم الفخذ. الروابط الثانية (zeugopodium) يتم تمثيلها بواسطة شعاعين (zeugos - زوج): على الطرف الصدري توجد عظام نصف القطر والزند (عظام الساعد)، على طرف الحوض توجد عظام الساق والشظية (عظام الساق). . أما الروابط الثالثة (autopodium) فتتشكل: على الطرف الصدري - اليد، على الطرف الحوضي - القدم. إنهم يميزون بين باسيبوديا (القسم العلوي - عظام الرسغ، وبالتالي، رسغ)، ميتابوديوم (الأوسط - عظام مشط القدم ومشط القدم) وأكروبوديوم (القسم الخارجي - كتائب الأصابع).

نشوء الهيكل العظمي

في تطور السلالات الفقارية، يتطور الهيكل العظمي في اتجاهين: خارجي وداخلي.

يؤدي الهيكل الخارجي وظيفة وقائية، وهو سمة من سمات الفقاريات السفلية ويقع على الجسم في شكل موازين أو قذيفة (سلحفاة، أرماديلو). في الفقاريات العليا، يختفي الهيكل العظمي الخارجي، ولكن تبقى عناصره الفردية، وتغير غرضها وموقعها، وتصبح العظام التكاملية للجمجمة، وتقع تحت الجلد، وتتصل بالهيكل العظمي الداخلي. في عملية تكوين السلالات، تمر هذه العظام بمرحلتين فقط من التطور (النسيج الضام والعظام) وتسمى العظام الأولية. إنهم غير قادرين على التجدد؛ إذا أصيبت عظام الجمجمة، فإنها تضطر إلى استبدالها بألواح اصطناعية.

يؤدي الهيكل العظمي الداخلي بشكل أساسي وظيفة داعمة. أثناء التطوير، تحت تأثير الحمل الميكانيكي الحيوي، فإنه يتغير باستمرار. إذا نظرنا إلى الحيوانات اللافقارية، فإن هيكلها العظمي الداخلي له شكل أقسام ترتبط بها العضلات.

في البدائية الحبالالحيوانات (لانسيت ), جنبا إلى جنب مع الحاجز، يظهر المحور - الحبل الظهري (الحبل الخلوي)، مغطى بأغشية النسيج الضام.

ش الأسماك الغضروفية(أسماك القرش، الأشعة) حول الحبل الظهري، يتم تشكيل الأقواس الغضروفية بشكل قطاعي، والتي تشكل بعد ذلك الفقرات. تشكل الفقرات الغضروفية، المتصلة ببعضها البعض، العمود الفقري، وترتبط به الأضلاع بطنيًا. وهكذا يبقى الحبل الظهري على شكل نوى لبية بين أجسام الفقرات. تتشكل الجمجمة في نهاية الجمجمة من الجسم وتشارك مع العمود الفقري في تكوين الهيكل العظمي المحوري. بعد ذلك، يتم استبدال الهيكل العظمي الغضروفي بهيكل عظمي، أقل مرونة، ولكنه أكثر متانة.

ش الأسماك العظميةيتكون الهيكل العظمي المحوري من نسيج عظمي ليفي أقوى وأكثر خشونة، ويتميز بوجود الأملاح المعدنية وترتيب عشوائي لألياف الكولاجين (الأوسين) في المكون غير المتبلور.

مع انتقال الحيوانات إلى نمط الحياة الأرضية، البرمائياتيتم تشكيل جزء جديد من الهيكل العظمي - الهيكل العظمي للأطراف. ونتيجة لذلك، في الحيوانات الأرضية، بالإضافة إلى الهيكل العظمي المحوري، يتم تشكيل هيكل محيطي (الهيكل العظمي للأطراف). في البرمائيات، وكذلك في الأسماك العظمية، يتكون الهيكل العظمي من نسيج عظمي ليفي خشن، ولكن في الحيوانات الأرضية الأكثر تنظيمًا (الزواحف والطيور والثدييات)تم بناء الهيكل العظمي بالفعل من أنسجة عظمية صفائحية، تتكون من صفائح عظمية تحتوي على ألياف الكولاجين (أوسين) مرتبة بطريقة منظمة.

وهكذا، فإن الهيكل العظمي الداخلي للفقاريات يمر عبر ثلاث مراحل من التطور في التطور الوراثي: النسيج الضام (الغشائي)، والغضروفي، والعظم. تسمى عظام الهيكل العظمي الداخلي التي تمر بهذه المراحل الثلاث بالثانوية (البدائية).

تكوين الهيكل العظمي

وفقًا لقانون الوراثة الحيوية الأساسي لباير وإي هيجل، يمر الهيكل العظمي أيضًا خلال عملية تكوين الجنين بثلاث مراحل من التطور: الغشائي (النسيج الضام)، والغضروفي والعظمي.

في المرحلة الأولى من التطور الجنيني، يكون الجزء الداعم من جسمه عبارة عن نسيج ضام كثيف، والذي يشكل الهيكل العظمي الغشائي. ثم يظهر في الجنين حبل ظهري، ومن حوله يبدأ أولاً عمود غضروفي، ثم عمود فقري عظمي وجمجمة، ثم تبدأ الأطراف بالتشكل.

في فترة ما قبل الجنين، يكون الهيكل العظمي بأكمله، باستثناء العظام التكاملية الأولية للجمجمة، غضروفيًا ويشكل حوالي 50٪ من وزن الجسم. كل غضروف له شكل عظم مستقبلي ومغطى بسمحاق الغضروف (غشاء نسيج ضام كثيف). خلال هذه الفترة، يبدأ تعظم الهيكل العظمي، أي. تكوين أنسجة العظام بدلا من الغضاريف.

يحدث التعظم أو التعظم (باللاتينية os - عظم، وجه - أفعل) من السطح الخارجي (التعظم المحيط بالغضروف) ومن الداخل (التعظم الغضروفي). وبدلاً من الغضروف، يتكون نسيج عظمي ليفي خشن. ونتيجة لذلك، يتكون الهيكل العظمي في الفاكهة من أنسجة عظمية ليفية خشنة.