В процессе эволюции животные осваивали всё новые и новые территории, виды пищи, приспосабливались к изменившимся условиям жизни. Эволюция постепенно меняла облик животных. Для того чтобы выжить, необходимо было активнее искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее. Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечивать все эти эволюционные изменения. Самые примитивные простейшие не имеют опорных структур, медленно передвигаются, перетекая с помощью ложноножек и постоянно меняя форму.
Первая появившаяся опорная структура - оболочка клетки . Она не только отграничила организм от внешней среды, но и позволила повысить скорость перемещения за счёт жгутиков и ресничек. Многоклеточные животные имеют большое разнообразие опорных структур и приспособлений для движения. Появление наружного скелета повысило скорость передвижения за счёт развития специализированных групп мышц. Внутренний скелет растёт вместе с животным и позволяет достигать рекордных скоростей. У всех хордовых внутренний скелет. Несмотря на значительные различия в строении опорно-двигательных структур у разных животных, их скелеты выполняют сходные функции: опоры, защиты внутренних органов, перемещения тела в пространстве. Движения позвоночных осуществляется за счёт мышц конечностей, которые осуществляют такие виды движения, как бег, прыжки, плавание, полёт, лазание и т.д.
Скелет и мышцы
Опорно-двигательная система представлена костями, мышцами, сухожилиями, связками и другими соединительнотканными элементами. Скелет определяет форму тела и вместе с мускулатурой защищает внутренние органы от всевозможных повреждений. Благодаря соединениям кости могут перемещаться друг относительно друга. Движение костей происходит в результате сокращения мышц, которые к ним прикрепляются. В этом случае скелет представляет собой пассивную часть двигательного аппарата, выполняющую механическую функцию. Скелет состоит из плотных тканей и защищает внутренние органы и мозг, образуя для них естественные костные вместилища.
Кроме механических функций, костная система выполняет ряд биологических функций. В костях содержится основной запас минеральных веществ, которые используются организмом по мере надобности. В костях находится красный костный мозг, вырабатывающий форменные элементы крови.
В состав скелета человека входят в общей сложности 206 костей - 85 парных и 36 непарных.
Строение костей
Химический состав костей
Все кости состоят из органических и неорганических (минеральных) веществ и воды, масса которой достигает 20% массы костей. Органическое вещество костей - оссеин - обладает эластичными свойствами и придаёт костям упругость. Минеральные вещества - соли углекислого, фосфорнокислого кальция - придают костям твёрдость. Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости оссеина и твёрдости минерального вещества костной ткани.
Макроскопическое строение кости
Снаружи все кости покрыты тонкой и плотной плёнкой из соединительной ткани - надкостницей . Только головки длинных костей не имеют надкостницы, но они покрыты хрящом. В надкостнице имеется много кровеносных сосудов и нервов. Она обеспечивает питание костной ткани и принимает участие в росте кости в толщину. Благодаря надкостнице срастаются переломленные кости.
Разные кости имеют неодинаковое строение. Длинная кость имеет вид трубки, стенки которой состоят из плотного вещества. Такое трубчатое строение длинных костей придаёт им прочность и лёгкость. В полостях трубчатых костей находится жёлтый костный мозг - богатая жиром рыхлая соединительная ткань.
Концы длинных костей содержат губчатое костное вещество . Оно также состоит из костных пластинок, образующих множество перекрещенных перегородок. В местах, где кость подвержена наибольшей механической нагрузке, количество этих перегородок самое высокое. В губчатом веществе находится красный костный мозг , клетки которого дают начало клеткам крови. Короткие и плоские кости тоже имеют губчатое строение, только с наружи они покрыты слоем плотинного вещества. Губчатое строение придаёт костям прочность и лёгкость.
Микроскопическое строение кости
Костная ткань относится к соединительной ткани и имеет много межклеточного вещества, состоящего из оссеина и минеральных солей.
Это вещество образует костные пластинки, расположенные концентрически вокруг микроскопических канальцев, идущих вдоль кости и содержащих кровеносные сосуды и нервы. Костные клетки, а следовательно, и кость - это живая ткань; она получает питательные вещества с кровью, в ней протекает обмен веществ и могут происходить структурные изменения.
Типы костей
Строение костей определено процессом длительного исторического развития, в течение которого организм наших предков изменялся под влиянием окружающей среды и приспосабливался путём естественного отбора к условиям существования.
В зависимости от формы различают трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости.
Трубчатые кости находятся в органах, которые совершают быстрые и обширные движения. Среди трубчатых костей есть длинные кости (плечевая, бедренная) и короткие (фаланги пальцев).
В трубчатых костях различают среднюю часть - тело и два конца - головки. Внутри длинных трубчатых костей имеется полость, заполненная жёлтым костным мозгом. Трубчатое строение обуславливает нужную для организма крепость костей при затрате на них наименьшего количества материала. В период роста кости между телом и головкой трубчатых костей находится хрящ, благодаря которому осуществляется рост кости в длину.
Плоские кости ограничивают полости, внутри которых помещаются органы (кости черепа), или служат поверхностями для прикрепления мышц (лопатка). Плоские кости, подобно коротким трубчатым костям, преимущественно состоят их губчатого вещества. Концы длинных трубчатых костей, а также короткие трубчатые и плоские кости полостей не имеют.
Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (грудина, рёбра) и короткие (позвонки, запястье, предплюсна).
К смешанным костям относятся кости, слагающиеся из нескольких частей, имеющих разное строение и функцию (височная кость).
Выступы, гребни, шероховатости на кости - это места прикрепления к костям мышцы. Чем лучше они выражены, тем сильнее развиты прикрепляющиеся к костям мышцы.
Скелет человека.
Скелет человека и большинства млекопитающих имеет одинаковый тип строения, состоит из тех же отделов и костей. Но человек отличается от всех животных способностью к труду и разумом. Это наложило существенный отпечаток и на строение скелета. В частности, объём полости черепа у человека намного больше, чем у любого животного, которое имеет тело такого же размера. Размер лицевого отдела черепа человека меньше, чем мозгового, а у животных, наоборот, он значительно больше. Это связано с тем, что у животных челюсти являются органом защиты и добывания пищи и поэтому хорошо развиты, а объём головного мозга меньше, чем у человека.
Изгибы позвоночника, связанные с перемещение центра тяжести вследствие вертикального положения тела, способствуют сохранению человеком равновесия и смягчают толчки. У животных таких изгибов нет.
Грудная клетка человека сжата спереди назад и приближена к позвоночнику. У животных она сжата с боков и вытянута к низу.
Широкий и массивный тазовый пояс человека имеет вид чаши, поддерживает органы брюшной полости и переносит массу тела на нижние конечности. У животных масса тела равномерно распределена между четырьмя конечностями и тазовый пояс длинный и узкий.
Кости нижних конечностей человека заметно толще, чем верхние. У животных нет значительной разницы в строении костей передних и задних конечностей. Большая подвижность передних конечностей, особенно пальцев рук, даёт возможность человеку выполнять руками разнообразные движения и виды работ.
Скелет туловища осевой скелет
Скелет туловища включает позвоночник, состоящий из пяти отделов, а грудные позвонки, рёбра и грудина образуют грудную клетку (см. таблицу).
Череп
В черепе различают мозговой и лицевой отделы. В мозговом отделе черепа - черепной коробке - находится головной мозг, она защищает головной мозг от ударов и т.п. Черепная коробка состоит из неподвижно соединённых плоских костей: лобной, двух теменных, двух височных, затылочной и основной. Затылочная кость соединяется с первым позвонком позвоночника с помощью эллипсовидного сустава, который обеспечивает наклон головы вперёд и в сторону. Вращается голова вместе с первым шейным позвонком благодаря соединению между первым и вторым шейными позвонками. В затылочной кости есть отверстие, через которое головной мозг соединяется со спинным. Дно черепной коробки образовано основной костью с многочисленными отверстиями для нервов и кровеносных сосудов.
Лицевой отдел черепа образует шесть парных костей - верхняя челюсть, скуловая, носовая, нёбная, нижняя носовая раковина, а также три непарные кости - нижняя челюсть, сошник и подъязычная кость. Нижнечелюстная кость - единственная кость черепа, подвижно соединённая с височными костями. Все кости черепа (за исключением нижней челюсти), соединены неподвижно, что обусловлено защитной функцией.
Строение лицевого черепа у человека определено процессом «очеловечивания» обезьяны, т.е. ведущей ролью труда, частичным перенесением хватательной функции с челюстей на руки, ставшими органами труда, развитием членораздельной речи, употреблением искусственно приготавливаемой пищи, облегчающей работу жевательного аппарата. Мозговой череп развивается параллельно с развитием головного мозга и органов чувств. В связи с увеличением объёма мозга увеличился объём черепной коробки: у человека он составляет около 1500 см 2 .
Скелет туловища
Скелет туловища состоит из позвоночника и грудной клетки. Позвоночник - основа скелета. Он состоит из 33–34 позвонков, между которыми находятся хрящевые прокладки - диски, что придает позвоночнику гибкость.
Позвоночный столб человека образует четыре изгиба. В шейном и поясничном отделах позвоночника они обращены выпуклостью вперёд, в грудном и крестцовом - назад. В индивидуальном развитии человека изгибы появляются постепенно, у новорождённого позвоночник почти прямой. Сначала образуется шейный изгиб (когда ребёнок начинает держать голову прямо), затем грудной (когда ребёнок начинает сидеть). Появление поясничного и крестцового изгибов связано с поддержанием равновесия при вертикальном положении тела (когда ребёнок начинает стоять и ходить). Эти изгибы имеют важное физиологическое значение - увеличивают размеры грудной и тазовой полостей; облегчают сохранение телом равновесия; смягчают толчки при ходьбе, прыжках, беге.
При помощи межпозвоночных хрящей и связок позвоночник образует гибкий и эластичный столб, обладающий подвижностью. Она не одинакова в разных отделах позвоночника. Большей подвижностью обладают шейные и поясничные отделы позвоночника, менее подвижен грудной отдел, так как соединён с рёбрами. Крестец совершенно неподвижен.
В позвоночнике выделяют пять отделов (см. схему «Отделы позвоночника»). Размеры тел позвонков увеличиваются от шейных к поясничным в связи с большей нагрузкой на нижележащие позвонки. Каждый из позвонков состоит из тела, костной дуги и нескольких отростков, к которым прикреплены мышцы. Между телом позвонка и дугой есть отверстие. Отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал , в котором расположен спинной мозг.
Грудная клетка образована грудиной, двенадцатью парами рёбер и грудными позвонками. Она служит вместилищем для важных внутренних органов: сердца, лёгких, трахеи, пищевода, крупных сосудов и нервов. Принимает участие в дыхательных движениях благодаря ритмичному поднятию и опусканию рёбер.
У человека в связи с переходом к прямохождению и рука освобождается от функции передвижения и становится органом труда, вследствие этого грудная клетка испытывает тягу прикрепляющихся мышц верхних конечностей; внутренности давят не на переднюю стенку, а на нижнюю, образованную диафрагмой. Это приводит к тому, что грудная клетка становится плоской и широкой.
Скелет верхней конечности
Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса (лопатка и ключица) и свободной верхней конечности. Лопатка представляет собой плоскую треугольную кость, прилегающую к задней поверхности грудной клетки. Ключица имеет изогнутую форму, напоминающую латинскую букву S. Её значение в организме человека заключается в том, что она отставляет плечевой сустав на некоторое расстояние от грудной клетки, обеспечивая большую свободу движений конечности.
К костям свободной верхней конечности принадлежат плечевая кость, кости предплечья (лучевая и локтевая) и кости кисти (кости запястья, кости пястья и фаланги пальцев).
Предплечье представлено двумя костями - локтевой и лучевой. За счет этого оно способно не только к сгибанию и разгибанию, но и пронации - поворотам вовнутрь и наружу. Локтевая кость в верхней части предплечья имеет вырезку, соединяющуюся с блоком плечевой кости. Лучевая кость соединяется с головкой плечевой кости. В нижней части наиболее массивный конец имеет лучевая кость. Именно она при помощи суставной поверхности вместе с костями запястья принимает участие в формировании лучезапястного сустава. Напротив, конец локтевой кости здесь тонкий, он имеет боковую суставную поверхность, при помощи которой соединяется с лучевой костью и может вращаться вокруг нее.
Кисть - это дистальная часть верхней конечности, скелет которой составляют кости запястья, пястья и фаланги. Запястье состоит из восьми коротких губчатых костей, расположенных в два ряда, по четыре в каждом ряду.
Скелет руки
Рука - верхняя или передняя конечность человека и обезьян, для которой прежде считалось характерной особенностью способность противопоставлять большой палец всем остальным.
Анатомическое строение руки достаточно простое. Рука прикрепляется к туловищу посредством костей плечевого пояса, суставов и мышц. Состоит из 3-х частей: плеча, предплечья и кисти. Плечевой пояс является самым мощным. Сгибание рук в локте дает рукам большую подвижность, увеличивая их амплитуду и функциональность. Кисть состоит из множества подвижных суставов, именно благодаря им человек может щелкать по клавиатуре компьютера или мобильного телефона, показывать пальцем в нужном направлении, нести сумку, рисовать и т.д.
Плечи и кисти соединяются посредством плечевых костей, локтевой и лучевой костей. Все три кости между собой соединяются с помощью суставов. В локтевом суставе руку можно сгибать и разгибать. Обе кости предплечья соединяются подвижно, поэтому во время движения в суставах лучевая кость вращается вокруг локтевой кости. Кисть можно повернуть на 180 градусов.
Скелет нижних конечностей
Скелет нижней конечности состоит из тазового пояса и свободной нижней конечности. В состав тазового пояса входят две тазовые кости, сочленённые сзади с крестцом. Тазовая кость образована слиянием трёх костей: подвздошной, седалищной и лобковой. Сложное строение этой кости обусловлено рядом выполняемых ею функций. Соединяясь с бедром и крестцом, перенося тяжесть тела на нижние конечности, она выполняет функцию движения и опоры, а также защитную функцию. В связи с вертикальным положением тела человека скелет таза у него относительно шире и массивнее, чем у животных, так как поддерживает лежащие над ним органы.
К костям свободной нижней конечности относятся бедро, голень (большая и малая берцовые кости) и стопа.
Скелет стопы образован костями предплюсны, плюсны и фалангами пальцев. Стопа человека отличается от стопы животного сводчатой формой. Свод смягчает толчки, получаемые телом при ходьбе. В стопе слабо развиты пальцы, за исключением большого, так как она утратила свою хватательную функцию. Предплюсна, наоборот, развита сильно, особенно велика в ней пяточная кость. Эти все особенности стопы тесно связаны с вертикальным положением человеческого тела.
Прямохождение человека привело к тому, что различие в строении верхних и нижних конечностей стало значительно большим. Ноги человека гораздо длиннее рук, а кости их массивнее.
Соединения костей
В скелете человека имеется три типа соединения костей: неподвижное, полуподвижное и подвижное. Неподвижный тип соединения - это соединение вследствие сращения костей (тазовые кости) или образования швов (кости черепа). Это сращение является приспособлением к несению большой нагрузки, испытываемой крестцом человека в виду вертикального положения туловища.
Полуподвижное соединение осуществляется при помощи хрящей. Так соединены между собой тела позвонков, что способствует наклону позвоночника в разные стороны; рёбра с грудной костью, что обеспечивает движение грудной клетки при дыхании.
Подвижное соединение, или сустав , - это наиболее распространённая и вместе с тем сложная форма соединения костей. Конец одной из костей, образующих сустав, выпуклый (головка сустава), а конец другой - вогнутый (суставная впадина). Форма головки и впадины соответствуют друг другу и движениям, осуществляемыми в суставе.
Суставная поверхность сочленяющихся костей покрыты белым блестящим суставным хрящом. Гладкая поверхность суставных хрящей облегчает движение, а их эластичность смягчает толчки и сотрясения, испытываемые суставом. Обычно суставная поверхность у одной кости, образующей сустав, выпуклая и называется головкой, у другой - вогнутая и называется впадиной. Благодаря этому соединяющиеся кости плотно прилегают друг к другу.
Суставная сумка натянута между сочленяющимися костями, образуя герметически замкнутую полость сустава. Суставная сумка состоит из двух слоёв. Наружный слой переходит в надкостницу, внутренний выделяет в полость сустава жидкость, которая играет роль смазки, обеспечивая свободное скольжение суставных поверхностей.
Особенности скелета человека, связанные с трудовой деятельностью и прямохождением
Трудовая деятельность
Тело современного человека хорошо приспособлено к трудовой деятельности и прямохождению. Прямохождение является приспособлением к важнейшей черте человеческой жизнедеятельности - труду. Именно он проводит резкую грань между человеком и высшими животными. Труд оказал прямое воздействие на строение и функции руки, которая стала влиять на остальной организм. Первоначальное развитие прямохождения и возникновение трудовой деятельности повлекло за собой дальнейшее изменение всего человеческого организма. Ведущая роль труда способствовала, частичное перенесение хватательной функции с челюстей на руки (в дальнейшем ставшие органами труда), развитием человеческой речи, употреблением искусственно приготовленной пищи (облегчает работу жевательного аппарата). Мозговой отдел черепа развивается параллельно с развитием головного мозга и органов чувств. В связи с этим увеличивается объём черепной коробки (у человека - 1 500 см 3 , у человекообразных обезьян - 400–500 см 3).
Прямохождение
С развитием двуногой походки связана значительная часть признаков присущих для скелета человека:
- опорная стопа с сильно развитым, мощным большим пальцем;
- кисть с очень развитым большим пальцем;
- форма позвоночника с его четырьмя изгибами.
Форма позвоночника выработалась благодаря пружинистого приспособления к ходьбе на двух ногах, что обеспечивает плавность движений туловища, оберегает его от повреждений при резких движениях и прыжках. Туловище в грудном отделе уплощенное, что приводит к сжатости грудной клетки спереди назад. Нижние конечности тоже претерпели изменения в связи с прямохождением - широко расставленные тазобедренные суставы придают устойчивость телу. В ходе эволюции произошло перераспределение тяжести тела: центр тяжести переместился вниз и занял положение на уровне 2–3 крестцового позвонка. У человека очень широк таз, а ноги сильно расставлены, это даёт возможность телу быть устойчивым при передвижении и стоянии.
Кроме позвоночника с изогнутой формой, пяти позвонков в составе крестца, сжатой грудной клетки можно отметить удлинение лопатки и расширенный таз. Всё это повлекло за собой:
- сильное развитие таза в ширину;
- скрепление таза с крестцом;
- мощное развитие и особый способ укрепления мышц и связок в тазобедренной области.
Переход предков человека к прямохождению повлёк за собой развитие пропорций тела человека, отличающих его от обезьян. Так для человека характерны более короткие верхние конечности.
Прямохождение и труд привели к образованию асимметрии тела человека. Правая и левая половины человеческого тела не симметричны по форме и строению. Ярким примером этому является рука человека. Большинство людей являются правшами, а левшей около 2–5%.
Развитие прямохождения, сопровождающее переход наших предков к проживанию на открытой местности, привело к значительным изменениям скелета и всего организма в целом.
Занятие 24. СКЕЛЕТ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
Оборудование и материалы
- Скелет кролика, кошки или крысы (по одному на двух студентов).
- Позвонки из разных отделов тела (по одному на двух студентов).
- Передние и задние конечности с поясами (по одному на двух студентов).
- Черепа насекомоядных, грызунов, хищных, копытных животных (по одному на двух студентов).
- Таблицы: 1) скелет млекопитающего; 2) строение позвонков из разных отделов тела; 3) череп (вид сбоку и снизу); 4) скелет конечностей и их поясов.
Вводные замечания
Скелет млекопитающих сохраняет особенности типичные для скелета амниот. Он состоит из мозгового и висцерального черепов, позвоночника, грудной клетки, скелета конечностей и их поясов. Позвоночник имеет хорошо выраженную расчлененность на пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. В шейном отделе, за редким исключением, всегда имеется семь позвонков. Первые два позвонка - атлант и эпистрофей - имеют такое же строение, как у рептилий и птиц. Позвонки млекопитающих платицельного типа имеют плоские сочленовные поверхности с хрящевыми дисками.
Череп характеризуется увеличением мозговой коробки, достаточно поздним срастанием ряда костей в онтогенезе с образованием сложных комплексов, соединением костей при помощи швов, сильным развитием гребней для прикрепления мышц. В связи со значительным развитием органа обоняния появляется решетчатая кость. Затылочных мыщелков два. Висцеральный скелет претерпевает дальнейшие изменения: в полости среднего уха появляются три косточки: стремя, наковальня, молоточек. У млекопитающих - барабанная кость. Нижняя челюсть представлена только одной костью - зубной. На челюстях расположены зубы. Как и у амфибий, но не как у рептилий и птиц, имеются кистевой и голеностопный суставы.
Череп
Мозговой череп
Затылочный отдел: затылочная кость; затылочное отверстие; затылочные мыщелки.
Бока черепа: чешуйчатые кости со скуловыми отростками; скуловые; верхнечелюстные; межчелюстные (переднечелюстные); слезные; глазоклиновидные; крылоклиновидные кости.
Крыша черепа: теменные; межтеменные; лобные; носовые кости.
Дно черепа: основная клиновидная; передняя клиновидная; каменистая; крыловидные; нёбные кости; нёбные отростки верхнечелюстных костей; решетчатые лабиринты; сошник; барабанная кость; хоаны; отверстия выхода нервов, кровеносных сосудов и евстахиевой трубы.
Висцеральный череп
Нижняя челюсть: зубные кости с венечным, сочленовным и угловым отростками.
Позвоночник
Отделы позвоночника: шейный; грудной; поясничный; крестцовый и хвостовой.
Строение туловищного платицельного позвонка, атланта и эпистрофея.
Грудная клетка: ребра истинные и ложные; грудина (рукоятка и мечевидный отросток).
Пояса конечностей
Плечевой пояс: лопатки, ключицы (коракоидов нет). Тазовый пояс: безымянные кости (сросшиеся подвздошные, седалищные и лобковые кости).
Парные конечности
Передняя конечность: плечо; предплечье (лучевая и локтевая кости); кисть (запястье, пясть, фаланги пальцев).
Задняя конечность: бедро; голень (большая и малая берцовые кости); стопа (предплюсна, плюсна, фаланги пальцев).
Зарисуйте :
череп (вид сбоку и снизу).
Строение скелета
Череп млекопитающих относительно крупный, что обусловлено увеличением размеров мозговой коробки (рис. 119). Кости тяжелые и толстые, соединены друг с другом швами. Глазницы сравнительно малы. Группы костей срастаются в комплексы, к которым следует отнести, в частности, затылочную и каменистую кость.
У млекопитающих появляются две новые кости - решетчатая (в носовой полости) и межтеменная (крыша черепа). Ряд костей предков претерпевают как структурные, так и функциональные изменения, особенно это касается висцерального скелета. В области среднего уха имеются три слуховые косточки: стремя (бывший гиомандибуляре, впервые появившееся у амфибий), наковальня (бывшая квадратная кость) и молоточек (бывшая сочленовная кость). Само среднее ухо прикрывает свойственная только млекопитающим барабанная кость (парная), происходящая от угловой кости. Таким образом, нижняя челюсть млекопитающих сформирована только парной покровной зубной костью, соединенной непосредственно с мозговым черепом.
У млекопитающих хорошо развито вторичное твердое нёбо и свойственная только им скуловая дуга.
Рис. 119. Череп кошки сбоку (А
), снизу (Б
) и ее нижняя челюсть (В
):
1
- затылочная кость; 2
- затылочный мыщелок, 3
- затылочное отверстие; 4
- теменная кость; 5
- межтеменная кость; 6
- лобная кость; 7
- носовая кость; 8
- чешуйчатая кость; 9
- скуловой отросток чешуйчатой кости; 10
- скуловая кость; 11
- слуховой барабан; 12
- слуховое отверстие; 13
- крыло- клиновидная кость; 14
- глазоклиновидная кость; 15
- основная клиновидная кость, 16
- передняя клиновидная кость; 17
- слезная кость; 18
- верхнечелюстная кость, 19
- межчелюстная кость; 20
- нёбная кость, 21
- крыловидная кость; 22
- зубная кость; 23
- венечный отросток зубной кости; 24
- сочленовный отросток зубной кости; 25
- угловой отросток; 26
- каменистая кость
Мозговой череп
Затылочный отдел черепа представлен одной затылочной костью, окружающей затылочное отверстие. По бокам его находятся два мыщелка, обеспечивающих соединение с позвоночником. Затылочная кость образуется за счет раннего срастания четырех костей: верхней затылочной, двух боковых затылочных и основной затылочной.
Бока черепа в задней части ограничены чешуйчатыми костями с сильно развитыми скуловыми отростками. Скуловой отросток направлен вперед и несет сочленовную поверхность для нижней челюсти. Он соединяется со скуловой костью, которая, в свою очередь, прикрепляется к скуловому отростку верхнечелюстной кости. В результате образуется скуловая дуга, характерная только для млекопитающих. Сзади к чешуйчатой кости примыкает каменистая кость (сросшиеся ушные кости предков).
Глазницу выстилают крылоклиновидная, глазоклиновидная и слезная кости. Глазоклиновидная кость образует межглазничную перегородку. В заднем углу глазницы лежит крылоклиновидная
кость, а в переднем - слезная кость, пронизанная слезным каналом.
В носовой полости млекопитающих появляется решетчатая кость. Средняя ее часть образует носовую перегородку. Появление этой кости связано с превосходным развитием обоняния у млекопитающих.
Крыша черепа образована парными костями кожного происхождения: носовыми, лобными и теменными. Последние у некоторых млекопитающих срастаются в одну кость. Между теменными и затылочной костями имеется межтеменная кость, свойственная только млекопитающим. Она может оставаться самостоятельной или срастаться с соседними костями.
Сзади дно черепа образовано отчасти затылочной костью. Впереди нее расположена основная клиновидная кость. У всех амниот эта кость хорошо развита. Перед ней находится передняя клиновидная кость, выдающаяся вперед небольшим клином. В задней части дна черепа хорошо заметны парные вздутия - барабанные кости, закрывающие полость среднего уха. Эти кости происходят от угловой кости (висцеральный скелет) предков. Они открываются наружу слуховым проходом. Передняя часть дна черепа представлена характерным для млекопитающих вторичным твердым нёбом, образованным нёбными костями и нёбными отростками межчелюстных и верхнечелюстных костей. Такое приспособление позволяет животному дышать, пережевывая пищу.
Висцеральный череп
Висцеральный , или лицевой, череп млекопитающих имеет характерные особенности. Вторичная верхняя челюсть, как и у всех высших позвоночных, плотно срастается с мозговым черепом. Нижняя челюсть представлена только одной костью - зубной. Эта особенность является хорошим маркировочным признаком отличия черепа млекопитающих от черепа других позвоночных. Зубная кость имеет три отростка: венечный, сочленовный и угловой. Эта кость несет зубы. Сочленовный отросток своей выпуклой поверхностью соединяется со скуловым отростком чешуйчатой кости, на котором имеется сочленовная поверхность. Таким образом, происходит непосредственное сочленение нижней челюсти с мозговым черепом, минуя вставные элементы висцерального скелета всех остальных позвоночных.
Верхнечелюстные и межчелюстные кости (вторичная верхняя челюсть ) у млекопитающих, как и у всех амниот, прирастают к мозговому черепу, формируя его передний отдел. Эти кости несут зубы.
В ходе эмбрионального развития у млекопитающих, так же как и у других позвоночных, развиваются нёбно-квадратный и меккелев хрящи (первичная челюстная дуга ). Задняя часть нёбно-квадратного хряща окостеневает в виде квадратной кости, которая у всех позвоночных, начиная с костистых рыб, служит местом прикрепления нижней челюсти. У млекопитающих квадратная кость преобразуется в слуховую косточку - наковальню. Меккелев хрящ также окостеневает. У костистых рыб его замещает сочленовная и угловая кости. У млекопитающих сочленовная кость превращается в другую слуховую косточку - молоточек. Угловая кость, как уже говорилось, образует барабанную кость.
Верхний отдел подъязычной дуги - гиомандибуляре, начиная с амфибий, преобразуется в слуховую косточку - стремя. Нижний отдел подъязычной дуги (гиоид и копула), а также первая жаберная дуга у млекопитающих представлены подъязычной костью с передними и задними рожками. Остальные элементы жаберных дуг преобразованы в хрящи гортани.
Позвоночник
Позвоночный столб млекопитающих представлен пятью отделами: шейным, грудным, поясничным, крестцовым и хвостовым (рис. 120). Позвонки платицельного типа, поверхность тела позвонков плоская. Между ними располагаются хрящевые прослойки, или мениски.
Для шейного отдела характерно постоянное число позвонков - семь. Таким образом, длина шеи млекопитающих зависит от величины самих позвонков, а не от их количества. Так, у жирафы, кита и крота число шейных позвонков одинаково. Только у ламантина (отряд сирен) и у ленивцев (отряд неполнозубых) число шейных позвонков иное (6 - 10).
Два первых шейных позвонка у млекопитающих, как и всех амниот, преобразованы. Кольцеобразный атлант вращается вокруг своего собственного тела - зубовидного отростка, приросшего к телу второго позвонка - эпистрофея (рис. 121). Атлант несет две сочленовные поверхности для соединения с мыщелками черепа.
Остальные позвонки типичного строения (рис. 122). Каждый позвонок состоит из тела, верхней дуги с верхним остистым отростком и поперечных отростков. Позвонки имеют хрящевые сочленовные поверхности для подвижного соединения между собой.
В грудном отделе число позвонков варьирует от 9 до 24, хотя обычно равно 12 - 13. Остистые отростки позвонков велики,
Рис. 120. Скелет кролика:
1
- шейные позвонки; 2
- грудные позвонки; 3
- поясничные позвонки; 4
- крестец; 5
- хвостовые позвонки; 6
- ребра; 7
- рукоятка грудины; 8
- лопатка; 9
- акромиальный отросток лопатки; 10
- коракоидный отросток лопатки; 11
- подвздошный отдел безымянной кости; 12
- седалищный отдел безымянной кости; 13
- лобковый отдел безымянной кости; 14
- запирательное отверстие; 15
- плечевая кость; 16
- локтевая кость; 17
- лучевая кость; 18
- запястье; 19
- пясть; 20
- бедро; 21
- коленная чашечка; 22
- большая берцовая кость; 23
- малая берцовая кость; 24
- пяточная кость; 25
- остальные кости предплюсны; 26
- плюсна; 27
- локтевой отросток
направлены назад. К толстым и коротким поперечным отросткам причленяются ребра.
Позвонки поясничного отдела массивны, ребер не несут (они рудиментарны). Их число варьирует у разных видов от 2 до 9. Остистые отростки у них малы, направлены вперед навстречу таковым грудных позвонков.
Рис. 121. Два первых шейных позвонка млекопитающего:
А
- атлант; Б
- эпистрофей (сверху и сбоку); 1
- поперечный отросток; 2
- зубовидный отросток; 3
- верхний остистый отросток
Рис. 122. Строение грудного позвонка кошки сбоку (А
) и спереди (Б):
1
- тело позвонка; 2
- верхняя дуга; 3
- верхний остистый отросток; 4
- поперечные отростки
Крестцовые позвонки срастаются вместе, образуя крестец. Мощный крестец способствует усилению связи через пояс задних конечностей с осевым скелетом. Число крестцовых позвонков обычно равно 2 - 4, хотя может достигать 10 (у неполнозубых). Причем истинных крестцовых обычно 2, остальные - исходно являются хвостовыми.
Хвостовые позвонки имеют укороченные отростки. Число хвостовых позвонков варьирует от 3 (гиббон) до 49 (длиннохвостый ящер). Интересно отметить, что у некоторых человекообразных обезьян хвостовых позвонков меньше, чем у человека. Например, у орангутана их 3, у человека 3 - 6 (обычно 4).
Грудная клетка
Грудная клетка млекопитающих образована грудиной и ребрами, причлененными одним концом к грудине, а другим - к поперечным отросткам грудных позвонков. Грудина - сегментированная пластинка, состоящая из верхней части - рукоятки - и нижней части - мечевидного отростка. Ребра подразделяют на истинные, которые сочленяются с грудиной (у млекопитающих их обычно семь), и ложные, которые не доходят до грудины.
Пояса конечностей
Плечевой пояс всех тетрапод в норме сформирован парными костями: лопаткой, коракоидом и ключицей. У млекопитающих развиты не все элементы плечевого пояса наземных позвоночных (рис. 123).
Лопатка представлена широкой треугольной костью, лежащей поверх грудной клетки. На ней хорошо заметен гребень, заканчивающийся акромиальным отростком. Гребень служит для прикрепления мышц.
Коракоид имеется лишь у яйцекладущих млекопитающих. У остальных
Рис. 123. Плечевой пояс и передняя конечность лисицы:
1
- лопатка; 2
- гребень лопатки; 3
- акромиальный отросток; 4
- суставная ямка; 5
- коракоидный отросток; 6
- плечевая кость; 7
- локтевая кость; 8
- лучевая кость; 9
- запястье; 10
- пясть; 11
- фаланги пальцев
(настоящих зверей) коракоид в виде отдельной косточки существует лишь в эмбриональном состоянии. В ходе онтогенеза он прирастает к лопатке, образуя коракоидный отросток. Этот отросток направлен вперед и несколько нависает над плечевой костью.
Ключица представлена палочковидной косточкой, соединяющей лопатку с грудиной. Ключица не только усиливает сочленовную ямку, прикрепляя плечевой пояс к грудной клетке, но и позволяет передней конечности совершать движения в разных плоскостях у многих зверей (например, у кротов, обезьян, летучих мышей, медведей). У быстро бегающих и прыгающих млекопитающих, передние конечности которых совершают движения в одной плоскости (вперед - назад), ключица редуцируется. Так, она отсутствует у копытных, некоторых хищных, хоботных. У этих животных плечевой пояс (точнее - лопатка) связан с осевым скелетом только связками и мышцами.
Тазовый пояс млекопитающих (рис. 124) типичен для тетрапод. Он представлен парными безымянными костями, которые образовались в результате срастания трех пар костей: подвздошных, седалищных и лобковых. Подвздошные отделы безымянной кости, как обычно, направлены вверх и соединены с крестцовыми позвонками (крестцом); седалищные - идут вниз и назад; лобковые - вниз и вперед. Внизу безымянные кости срастаются, образуя симфиз. Таким образом, таз у млекопитающих, как и у рептилий, закрытый. В нижней части безымянной кости имеется запирательное отверстие. В точке соединения всех трех отделов тазового пояса образуется вертлужная впадина - место причленения задней конечности. У клоачных и сумчатых к лобковому отделу примыкают кожные сумчатые кости.
Парные конечности
Скелет парных конечностей млекопитающих имеет все типичные признаки исходной пятипалой конечности тетрапод. Он представляет собой сложный рычаг, состоящий из трех отделов. В передней конечности это - плечо, предплечье и кисть; в задней - бедро, голень и стопа. Суставы между голенью и стопой (голеностопный), а также предплечьем и кистью (предплечно-запястный) "амфибийного" типа в отличие от рептилий и птиц, у которых эти суставы образованы соответственно между костями плюсны и костями запястья.
В передней конечности плечо образовано плечевой костью (см. рис. 123). В состав предплечья входят лучевая и локтевая кости. Лучевая кость идет по направлению первого (внутреннего) пальца. Локтевая кость направлена к последнему (наружному) пальцу. В верхней части она имеет локтевой отросток. Кисть, в свою очередь, образована тремя отделами: запястьем, пястью и фалангами пальцев. Запястье состоит из 8 - 10 костей, расположенных в 3 ряда. В пясти пять костей, столько же пальцев. В пальцах обычно по три фаланги, за исключением первого, имеющего две фаланги.
Задняя конечность млекопитающих (см. рис. 124) состоит из трех отделов: бедра, голени и стопы. Бедро представлено массивной вытянутой бедренной костью. Голень образована двумя костями - большой и малой берцовыми. Они одинаковы по длине, но отличаются по толщине и положению. Крупная большая берцовая кость занимает внутреннее положение и направлена к первому пальцу. Малая берцовая кость расположена снаружи и подходит к последнему (наружному) пальцу. Сустав между бедром и голенью спереди прикрыт характерной для млекопитающих коленной чашечкой, образовавшейся из окостеневших мышечных сухожилий. Стопа представлена тремя рядами костей предплюсны. Среди них особенно выделяется пяточная кость. В плюсне пять костей. К ним причленяются пальцы. На пальцах обычно по три фаланги, за исключением большого (внутреннего) пальца, где чаще всего две фаланги.
В связи с существованием млекопитающих в разнообразных условиях и приспособлением их к различным типам движения описанный тип конечностей у некоторых представителей претерпевает изменения. У всех зверей, характер движения которых связан с быстрым бегом или прыжками, в голени, а нередко и в предплечье, остается одна кость, соответственно большая берцовая и локтевая (копытные, псовые, кенгуру, тушканчики и др.). Кроме этого, для них характерно появление дополнительного
рычага и амортизатора: плюсневые кости удлиняются и сливаются в одну. У хороших бегунов сокращается число пальцев с пяти до четырех (парнокопытные) и даже до одного (непарнокопытные). У парнокопытных преимущественное развитие получает III и IV палец, у непарнокопытных - III. У летучих мышей фаланги И - V пальцев передних лап удлинены, между ними натянута кожистая перепонка крыла. Среди млекопитающих есть стопоходящие (медведи, ежи, кроты, обезьяны) и пальцеходящие (копытные, псовые).
Вопрос 1.
Скелет
выполняет следующие функции:
1) опорную - для всех других систем и органов;
2) двигательную - обеспечивает передвижение тела и его частей в пространстве;
3) защитную - предохраняет от внешних воздействий органы грудной и брюшной полости, мозг, нервы, сосуды.
Вопрос 2.
Различают два типа скелета
– наружный и внутренний. Наружный скелет имеют некоторые простейшие, многие моллюски, членистоногие – это раковины улиток, мидий, устриц, твёрдые панцири раков, крабов, лёгки, но прочные хитиновые покрытия насекомых. Внутренний скелет имеют беспозвоночные радиолярии, головоногие моллюски и позвоночные.
Вопрос 3.
Тело моллюсков обычно заключено в раковину. Раковина может состоять из двух створок или быть другой формы в виде колпачка, завитка, спирали и т.д. Раковина образована двумя слоями - наружным, органическим, и внутренним - из углекислого кальция. Известковый слой подразделяется на два слоя: за органическим залегает фарфоровидный слой, образованный призматическими кристаллами карбоната кальция, а под ним - перламутровый, кристаллы которого имеют форму тонких пластинок, на которых происходит интерференция света.
Раковина представляет собой наружный твердый скелет.
Вопрос 4.
Тело и конечности насекомых имеют хитинизированный покров - кутикулу, который является наружным скелетом. Кутикула многих насекомых снабжена большим количеством волосков, выполняющих функцию осязания.
Вопрос 5.
Простейшие могут образовывать наружные скелеты в виде раковинок или панцирей (фораминиферы, радиолярии, панцирный жгутиконосец), а также внутренние скелеты разнообразной формы. Главная функция скелета простейших, защитная.
Вопрос 6.
Наличие твердых покровов у членистоногих препятствует непрерывному росту животных. Поэтому рост и развитие членистоногих сопровождаются периодическими линьками. Старая кутикула сбрасывается, и, пока новая не затвердеет, животное растет.
Вопрос 7.
У позвоночных внутренний скелет, основным осевым элементом которого является хорда. У позвоночных внутренний скелет состоит из трёх отделов – скелета головы, скелета туловища и скелета конечностей. Внутренний скелет имеют позвоночные (рыбы земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).
Вопрос 8.
Растения то
же имеют опорные структуры, с помощью которых они выносят листья к солнцу и поддерживают их в таком положении, чтобы листовые пластинки как можно лучше освещались солнечным светом. У древесных растений основной опорой служит механическая ткань. Выделяют три типа механических тканей:
1) колленхима образована из живых клеток разнообразной формы. Они встречаются в молодых стеблях растений и листьях;
2) волокна представлены мертвыми вытянутыми клетками с равномерно утолщенными оболочками. Волокна входят в состав древесины и луба. Примером лубяных неодревесневших волокон служит лен;
3) каменистые клетки имеют неправильную форму и сильно утолщенные одревесневшие оболочки. Эти клетки образуют скорлупу орехов, косточки костянок и т.д. Каменистые клетки находятся в мякоти плодов груши и айвы.
В сочетании с другими тканями механическая ткань формирует своеобразный «скелет» растения, особенно развитый в стебле. Здесь она часто образует некое подобие цилиндра, проходящего внутри стебля, или располагается вдоль него отдельными тяжами, обеспечивая прочность стебля на изгиб. В корне напротив механическая ткань сосредоточена в центре, повышая сопротивление корня на разрыв. Механическую рол играет также древесина, даже после отмирания клетки древесины продолжают выполнять опорную функцию.
При ветеринарно-санитарной или судебной экспертизах врачу приходится определять вид животного по туше, трупу, их частям или отдельным костям. Часто решающим фактором оказывается наличие или отсутствие на них какой-нибудь детали или особенности формы. Знание сравнительных анатомических особенностей строения костей позволяет уверенно сделать заключение о виде животного.
ШЕЙНЫЕ ПОЗВОНКИ - vertebrae cervicales.
Атлант - atlas - первый шейный позвонок (рис. 22).
У крупного рогатого скота поперечные отростки (крылья атланта) плоские, массивные, поставлены горизонтально, их каудолатеральный острый угол оттянут назад, дорсальная дуга широкая. На крыле есть межпозвоночное и крыловое отверстия, нет поперечного.
У о в е ц каудальный край дорсальной дуги имеет более глубокую пологую вырезку и на крыле также только два отверстия.
Рис. 22. Атлант коровы (I), овцы Ш), козы (III), лошади (IV), свиньи (V), собаки (VI)
У к о з латеральные края крыльев слегка округлые, а каудальная вырезка дорсальной дуги более глубокая и узкая, чем у овцы и крупного рогатого скота, а также нет поперечного отверстия.
У лошадей на значительно развитых более тонких наклонно расположенных крыльях кроме крылового и межпозвоночного отверстий есть поперечное отверстие. Каудальный край дорсальной дуги имеет глубокую пологую вырезку.
У свиней все шейные позвонки очень короткие. Атлант имеет массивные узкие крылья с утолщенными округлыми краями. На крыле есть все три отверстия, но поперечное можно увидеть лишь по каудальному краю крыльев атланта, где оно образует небольшой канал.
У собак атлант имеет широко расставленные пластинчатые крылья с глубокой треугольной вырезкой по его каудальному краю. Есть и межпозвоночное, и поперечное отверстия, а вот вместо крылового отверстия имеется крыловая вырезка - incisure alaris.
Ось, или эпистрофей, - axis s. epistropheus - второй шейный позвонок (рис. 23).
Рис. 23. Ось (эпистрофей) коровы (1), овцы (II), козы (III), лошади (IV), свиньи (V), собаки (VI)
Рис. 24. Шейные позвонки (средние) коровь* (О, лошади (II), свиньи (III), собаки (IV)
У крупного рогатого скота осевой позвонок (эпистрофей) массивный. Зубовидный отросток пластинчатый, полуцилиндрической формы. Гребень осевого позвонка утолщен по дорсальному краю, и каудальные суставные отростки у его основания выступают самостоятельно.
У лошадей осевой позвонок длинный, зубовидный отросток широкий, уплощенный, гребень осевого позвонка в каудальной части раздваивается, и с вентральной стороны этого раздвоения лежат суставные поверхности каудальных суставных отростков.
У свиней эпистрофей короткий, зубовидный отросток в виде клина имеет конусовидную форму, гребень высокий (повышается в каудальной части).
У собак осевой позвонок длинный, с длинным в виде клина зубовидным отростком, гребень большой, пластинчатый, выступает вперед и нависает над зубовидным отростком.
Типичные шейные позвонки - vertebrae cervicales - третий, четвертый и пятый (рис. 24).
У крупного рогатого скота типичные шейные позвонки короче, чем у лошади, ямка и головка хорошо выражены. У раздвоенного поперечного отростка его краниовентральная часть (реберный отросток) большая, пластинчатая, оттянутая вниз, кау-додорсальная ветвь направлена латерально. Остистые отростки округлые, хорошо выраженные и направлены краниально.
У лошадей длинные позвонки с хорошо выраженными головкой, ямкой позвонка и вентральным гребнем. Поперечный отросток раздвоен по сагиттальной плоскости, обе части отростка примерно равной величины. Остистых отростков нет (на месте них гребешки).
У с в и н е й позвонки короткие, головка и ямка плоские. Реберные отростки снизу широкие, овально-округлые, оттянуты вниз, а каудодорсальная пластина направлена латерально. Имеются остистые отростки. Очень характерно для шейных позвонков свиней дополнительное краниальное межпозвоночное отверстие.
У собак типичные шейные позвонки длиннее, чем у свиней, но головка и ямка также плоские. Пластины поперечного реберного отростка почти одинаковые и раздваиваются по одной сагиттальной плоскости (как и у лошади). Вместо остистых отростков имеются невысокие гребешки.
Шестой и седьмой шейные позвонки.
У крупного рогатого скота на шестом шейном позвонке оттянутая вентрально мощная пластина реберного отростка имеет квадратную форму, на теле седьмого имеется пара каудальных реберных фасеток, поперечный отросток не раздвоен. Пластинчатый остистый отросток высокий. Поперечного отверстия нет, как и у лошади и свиньи.
У лошадей шестой позвонок имеет на поперечном отростке три небольшие пластины, седьмой массивен, не имеет поперечного отверстия, по форме напоминает первый грудной позвонок лошади, но имеет на теле только одну пару каудальных реберных фасеток и невысокий остистый отросток.
Рис. 25. Грудные позвонки коровы (I), лошади (II), свиньи (III), собаки (IV)
У с в и н е й шестой позвонок имеет оттянутую вентрально широкую мощную пластину поперечного отростка овальной формы, на седьмом межпозвоночные отверстия двойные и остистый отросток высокий, пластинчатый, поставлен вертикально.
У собак шестой позвонок имеет скошенную спереди назад и вниз широкую пластину реберного отростка, на седьмом остистый отросток поставлен перпендикулярно, имеет шиловидную форму, каудальные реберные фасетки могут отсутствовать.
Грудные позвонки - vertebrae thoracicae (рис. 25).
У крупного рогатого скота 13 позвонков. В области холки остистые отростки широкие, пластинчатые, каудально наклоненные. Вместо каудальной позвоночной вырезки может быть межпозвоночное отверстие. Диафрагмальный позвонок - 13-й с отвесным остистым отростком.
У лошадей 18-19 позвонков. В области холки 3, 4 и 5-й остистые отростки имеют булавовидные утолщения. Суставные отростки (кроме 1-го) имеют вид маленьких сближенных суставных поверхностей. Диафрагмальный позвонок - 15-й (бывает 14-й или 16-й).
У свиней 14-15 позвонков, может быть и 16. Остистые отростки широкие, пластинчатые, вертикально поставленные. У основания поперечных отростков расположены латеральные отверстия, идущие сверху вниз (дорсовентрально). Вентральных гребней нет. Диафрагмальный позвонок- 11-й.
У собак 13 позвонков, редко 12. Остистые отростки в области холки у основания изогнутые и каудально направленные. Первый остистый отросток самый высокий, на последних вентрально от каудальных суставных отростков клотся добавочные и сосцевидные отростки. Диафрагмальный позвонок - 11-й.
Поясничные позвонки - vertebrae lumbales (рис. 26).
У крупного рогатого скота 6 позвонков. Имеют длинное, слегка суженное в средней части тело с. вентральным гребнем. Поперечно-реберные (поперечные) отростки дорсально (горизонтально) расположены, длинные, пластинчатые, с заостренными неровными краями и загнутыми в краниальную сторону концами. Суставные отростки мощные, широко расставлены, с сильно вогнутыми или выпуклыми суставными поверхностями.
У лошадей 6 позвонков. Тела их короче, чем у крупного рогатого скота, поперечно-реберные отростки утолщенные, особенно последние два-три, на которых по краниальному и каудальному краям расположены плоские суставные поверхности (у старых лошадей часто синостозируют). Каудальная поверхность поперечно-реберного отростка шестого позвонка соединяется суставом с краниальным краем крыла крестцовой кости. В норме здесь никогда не бывает синостоза. Суставные отростки по форме треугольные, менее мощные, более сближенные, с более плоскими суставными поверхностями.
Рис. 26. Поясничные позвонки коровы (I), лошади (И), свиньи (III), собаки (IV)
У свиней 7, иногда 6-8 позвонков. Тела длинные. Поперечно-реберные отростки горизонтально расположены, пластинчатые, немного изогнутые, у основания каудального края имеют латеральные вырезки и ближе к крестцу - латеральные отверстия. Суставные отростки, как и у жвачных, мощные, широко расставленные, сильно вогнутые или выпуклые, но, в отличие от жвачных, имеют сосцевидные отростки, делающие их более массивными.
У собак 7 позвонков. Поперечно-реберные отростки пластинчатые, направлены краниовентрально. Суставные отростки имеют плоские суставные, чуть наклоненные поверхности. На суставных отростках сильно выражены добавочные и сосцевидные (на краниальных) отростки.
Крестцовая кость - os sacrum (рис. 27).
У крупного рогатого скота срослись 5 позвонков. Имеют массивные четырехугольные крылья, расположенные почти по горизонтальной плоскости, с чуть приподнятым краниальным краем. Остистые отростки срослись, образовав мощный дорсальный гребень с утолщенным краем. Вентральные (или тазовые) крестцовые отверстия обширны. Полный синостоз тел позвонков и дуг в норме наступает к 3-3,5 годам.
У лошадей 5 сросшихся позвонков имеют горизонтально расположенные треугольной формы крылья С двумя суставными поверхностями - ушковидной, дорсальной для соединения с крылом подвздошной кости таза и краниальной для соединения с поперечно-реберным отростком шестого поясничного позвонка. Остистые отростки срастаются лишь в основании.
У свиней 4 позвонка срослись. Крылья округлые, поставленные по сагиттальной плоскости, суставная (ушковидная) поверхность на латеральной их стороне. Остистых отростков нет. Между дугами видны междуговые отверстия. В норме синостоз наступает к 1,5-2 годам.
У собак 3 позвонка срослись. Крылья округлые, поставленные, как и у свиньи, в сагиттальной плоскости с латерально расположенной суставной поверхностью. У 2-го и 3-го позвонков остистые отростки срослись. Синостоз в норме к 6-8 мес.
Хвостовые позвонки - vertebrae caudales s. coccygeae (рис. 28),
У крупного рогатого скота 18-20 позвонков. Длинные, на дорсальной стороне первых позвонков видны рудименты дуг, а на вентральной (на первых 9-10) - парные гемальные отростки, которые на 3-5-м позвонках могут образовывать гемальные дуги. "Поперечные отростки широкие, пластинчатые, загнутые вентрально.
Рис 27. Крестцовая кость коровы (1), овцы (И), козы (III), лошади (IV), свиньи (V), собаки (VI)
У лошадей 18-20 позвонков. Они короткие, массивные, сохраняют дуги без остистых отростков, лишь на первых трех позвонках поперечные отростки плоские, широкие, исчезают на последних позвонках.
У свиней 20-23 позвонка. Они длинные, дуги с остистыми отростками, наклонены каудально, сохраняются на первых пяти-шести позвонках, которые более плоские, затем становятся цилиндрическими. Поперечные отростки широкие.
Рис. 28. Хвостовые позвонки коровы (I), лошади (II), свиньи (III), собаки (IV)
У собак 20-23 позвонка. На первых пяти-шести позвонках сохраняются дуги, краниальные и каудальные суставные отростки. Поперечные отростки большие, длинные, оттянутые каудовентрально.
Ребра - costae (рис. 29, 30).
У крупного рогатого скота 13 пар ребер. Они имеют длинную шейку. Первые ребра самые мощные и самые короткие и прямые. Средние пластинчатые, книзу значительно расширяются. Имеют более тонкий каудальный край. Задние-более выпуклые, изогнутые, с более сближенными головкой и бугорком ребра. Последнее ребро короткое, истончается книзу, может быть висячим. Оно прощупывается в верхней трети реберной дуги.
Синостоз головки и бугорка ребра с телом у молодых животных наступает неодновременно и идет спереди назад. Первыми срастаются с телом головка и бугорок первого ребра. Суставная поверхность бугорка седловидная. Стернальные концы ребер (со 2-го по 10-й) имеют суставные поверхности для соединения с реберными хрящами, которые на обоих концах имеют суставные поверхности. Стернальных ребер 8 пар.
У лошадей 18-19 пар ребер. Большинство их равномерной величины по всей длине, первое вентрально значительно расширено, до десятого кривизна и длина ребер увеличиваются, затем начинают уменьшаться. Самые широкие и пластинчатые первые 6-7 ребер. В отличие от жвачных, каудальные края их более толстые и шейка более короткая. Десятое ребро почти четырехгранное. Стернальных ребер 8 пар.
У свиней чаще 14, может быть 12 и до 17 пар ребер. Они узкие, с первого по третье-четвертое ширина незначительно увеличивается. Имеют суставные поверхности для соединения с реберными хрящами. У взрослых стернальные концы сужены, у поросят - незначительно расширены. На бугорках ребра небольшие плоские уставные фасетки, тела ребер имеют слаборазличимый спиралевидный поворот. Стернальных ребер 7 (6 или 8) пар.
У собак 13 пар ребер. Они дугообразно изогнуты, особенно в средней части. Длина их увеличивается до седьмого ребра, ширина - до третьего-четвертого, а кривизна - до восьмого ребра. На бугорках ребра фасетки выпуклые, стернальных ребер 9 пар.
Грудная кость - sternum (рис. 31).
У крупного рогатого скота она мощная, плоская. Рукоятка округлая, приподнята, не выступает за пределы первых ребер, соединяется с телом суставом. Тело каудально расширяется. На мечевидном отростке значительная пластина мечевидного хряща. По краям 7 пар суставных реберных ямок.
У лошадей сжата с боков. Имеет на вентральном крае значительное хрящевое дополнение, образующее вентральный гребень, который на рукоятке выступает, округляясь, и называется соколком. У взрослых животных рукоятка с телом срастаются. Хрящ без мечевидного отростка. По дорсальному краю грудины 8 пар суставных реберных ямок.
Рис. 29. Ребра коровы (I), лошади (II)
Рис. 30. Позвоночный конец ребер лошади
Рис. 31. Грудная кость коровы (I). овцы (II), козы (Ш), лошади (IV), свиньи (V), собаки (VI)
У свиней, как и у крупного рогатого скота, плоская, соединяется с рукояткой суставом. Рукоятка, в отличие от жвачных, в виде округлого клина выступает впереди первых пар ребер. Мечевидный хрящ удлиненный. По бокам б (7-8) пар суставных реберных ямок.
У собак в виде округлой четкообразной палочки. Рукоятка выступает впереди первых ребер небольшим бугорком. Мечевидный хрящ округлый, по бокам 9 пар суставных реберных ямок.
Грудная клетка - thorax.
У крупного рогатого скота она очень объемиста, в передней части сжата с боков, имеет треугольный выход. За лопатками сильно расширяется в каудальную сторону.
У лошадей в виде конуса, длинная, слегка сдавленная с боков, особенно в области прикрепления плечевых поясов.
У свиней длинная, сдавленная с боков, высота и ширина у различных пород варьируют.
У собак конусовидной формы с крутыми боками, входное отверстие округлое, межреберные пространства - spatia intercostalia большие, широкие.
Вопросы для самопроверки
1. Каково значение аппарата движения в жизнедеятельности организма?
2. Какие функции выполняет в организме скелет у млекопитающих и птиц?
3. Какие стадии развития в фило- и онтогенезе проходит внутренний и наружный скелет позвоночных?
4. Какие изменения происходят в костях при увеличении статической нагрузки (при ограниченной двигательной активности)?
5. Как построена кость как орган и какие имеются отличия в ее строении у молодых растущих организмов?
6. На какие отделы делится позвоночный столб у наземных позвоночных и какое количество позвонков в каждом отделе у млекопитающих?
7. В каком отделе осевого скелета имеется полный костный сегмент?
8. Какие основные части имеет позвонок и какие детали расположены на каждой его части?
9. В каких отделах позвоночного столба позвонки подверглись редукции?
10. По каким признакам вы отличите позвонки каждого отдела позвоночного столба и по каким признакам будете определять видовые особенности позвонков каждого отдела?
11. Какие характерные признаки строения имеют атлант и осевой позвонок (эпистрофей) у домашних животных? Чем отличаются атлант свиней и осевой позвонок жвачных?
12. По какому признаку можно отличить грудной позвонок от остальных позвонков позвоночного столба?
13. По каким признакам можно отличить крестцовую кость крупного рогатого скота, лошадей, свиней и собак?
14. Назовите основные признаки строения типичного шейного позвонка у жвачных, свиней/лошадей и собак.
15. Какую самую характерную особенность имеют поясничные позвонки? Чем они отличаются у жвачных, свиней, лошадей и собак?
2.1. Происхождение и функции скелета животных.
Опорные образования у беспозвоночных животных, представляющие им постоянную форму тела очень разнообразны. Они имеют экто-, энто- и мезодермальное происхождение. У позвоночных животных скелет имеет в основном мезодермальное происхождение.
Скелет в организме животного выполняет разнообразные функции:
Обеспечение постоянной формы тела;
Пассивная часть опорно-двигательного аппарата;
Защита от механических и других воздействий;
Кроветворная функция.
2.2. Эволюция скелета в ряду беспозвоночных животных.
У губок опорные образования представлены иглами, имеющих различный химический состав.
У кишечнополостных появляется плотная опорная пластинка (мезоглея), которая занимает место между экто- и энтодермой. Скелет коралловых полипов развивается из эктодермы. У членистоногих наружный скелет представлен хитинизированным покровом, включающим функции защиты от механических повреждений и наружного скелета, к которому прикрепляются впервые появившиеся у членистоногих поперечнополосатые мышцы.
Двустворчатые и брюхоногие моллюски имеют раковины, образованные выделениями мантии. Головоногие моллюски имеют сложные хрящевые образования, защищающие нервные центры и органы чувств.
2.3. Эволюция скелета у хордовых животных.
Как и у беспозвоночных, скелет хордовых животных выполняет функцию защиты органов и служит опорой для органов передвижения.
Осевой скелет в процессе эволюции претерпел большие изменения.
У низших хордовых осевым скелетом является хорда, а у высших она постепенно заменяется развивающимися позвонками. В позвонках различают тело, верхние и нижние дуги.
Так у круглоротых хорда сохраняется в течении всей жизни, но появляются закладки позвонков, представляющие собой небольшие хрящевые образования, метамерно располагающиеся над хордой. Они называются верхними дугами.
У примитивных рыб кроме верхних дуг появляются нижние дуги, а у высших рыб и тела позвонков. Тела позвонков у большинства рыб и вышестоящих животных формируется из ткани, окружающей хорду, а также из оснований дуг. С телами позвонков срастаются верхние и нижние дуги. Концы верхних дуг срастаются между собой, образуя спинномозговой канал. На нижних дугах появляются отростки, к которым прикрепляются ребра. У рыб два отдела позвоночника – туловищный и хвостовой. Остатки хорды у рыб сохраняются между телами позвонков.
У земноводных на ранних стадиях развития хорда заменяется позвоночником. В позвоночнике уже четыре отдела: шейный, грудной, крестцовый и хвостовой. В шейном отделе всего один позвонок, грудной состоит из пяти позвонков. К грудным позвонкам прикрепляются небольшие ребра, заканчивающиеся свободно. Крестцовый отдел, как и шейный, включает один позвонок, который является опорой для костей таза и задних конечностей. Хвостовой отдел у бесхвостых амфибий срастается в одну кость, а у хвостатых состоит из большого числа позвонков.
У рептилий пять отделов в позвоночнике: шейный, грудной, поясничный крестцовый и хвостовой. В шейном отделе у различных видов пресмыкающихся разное число позвонков, но самое большое восемь. Первый позвонок называется атлантом и имеет форму кольца, а второй – эпистрофеем и имеет зубовидный отросток, на котором вращается первый позвонок. В грудном отделе число позвонков не постоянно, к ним прикрепляются ребра, большинство из которых соединяется с грудиной, впервые образуя у высших животных грудную клетку. В грудопоясничном отделе всего 22 позвонка, а в крестцовом два. К позвонкам поясничного и крестцового отделов также прикрепляются ребра. В хвостовом отделе число позвонков варьирует, иногда их несколько десятков.
У птиц позвоночный столб сходен с позвоночником рептилий, но обладает определенной специализацией в связи хвостовой. а позвоночника - туловищный ются ребра. у ы уется из ЫВДр, окружающей хорду, а также из основания дуг.образования, с образом жизни. Шейный отдел включает до 25-х позвонков, что обеспечивает большую подвижность.
У млекопитающих в позвоночнике пять отделов: шейный грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. В шейном отделе семь позвонков, в грудном непостоянное число позвонков (от 9 до 24, но чаще 12-13). К грудным позвонкам присоединяются ребра, большие количество из которых соединяется с грудиной. Поясничный отдел включает от трех до девяти позвонков. Крестцовые позвонки срослись, образовав крестец, а хвостовой отдел позвоночника включает разное количество позвонков у различных видов млекопитающих.
Скелет головы. Скелетом головы является череп. Он расположен на переднем конце скелета и состоит из двух частей: черепной коробки и висцерального скелета, которые различаются между собой как по происхождению, так и по выполняемой функции. Черепная коробка служит вместилищем головного мозга, а висцеральный скелет дает опору органам передней части пищеварительного канала.
В процессе эволюции наибольшие изменения происходят в висцеральном отделе. У зародышей всех позвоночных, а у низших позвоночных в течении всей жизни, висцеральный скелет состоит из дуг, охватывающих переднюю часть пищеварительной трубки. У рыб они дифференцируются на челюстную дугу (захват пищи), подъязычную (прикрепление к черепной коробке) и жаберную дугу (прикрепления жабр).
У наземных животных висцеральный скелет сильно преобразуется и редуцируется: верхняя часть челюстной дуги срастается с дном черепной коробки, из подъязычной дуги образуются небольшие косточки, входящие в состав среднего уха. Вторая и третья жаберные дуги у млекопитающих образуют щитовидный хрящ, а из четвертой и пятой дуг формируются остальные хрящи гортани.
Скелет конечностей. Существует два типа свободных конечностей. Это плавники рыб и пятипалые конечности млекопитающих животных. Пятипалые конечности позвоночных животных имеют очень разнообразное строение, что связано с выполнением ими различных функций. Например, роющие конечности крота, плавающие – у тюленя, лазающие – у обезьян и т.д. Но тем не менее, несмотря на различие, конечности позвоночных животных сохраняют общий план строения, что доказывает общность их происхождения.
Впервые конечности появились у рыб и были представлены плавниками. Это парные грудные и брюшные плавники. У большинства рыб плавники состоят из радиальных тонких костных лучей и выполняют функцию изменения направления плавания, а не опоры тела. У кистеперых рыб намечается укрупнения лучей за счет срастания и использования плавников в качестве опоры и передвижения по твердому основанию пересыхающих водоемов. Поэтому плавники древних кистеперых рыб явились основой для развития конечностей позвоночных животных. Важной чертой преобразования плавников в конечности наземных позвоночных явилась замена прочного соединения скелетных элементов подвижным соединением в виде суставов. В результате этого конечность превратилась в сложный подвижный рычаг, в котором выделяют три кости: плечо, предплечье и кисть. Имеется два пояса конечностей – плечевой и тазовый.
Далее эволюция передней конечности шла по пути удлинения плеча и предплечья, укорочения запястья, уменьшения количества костей в запястном отделе (у амфибий – 3 ряда, у млекопитающих – 2 ряда) и удлинения дистальных отделов, т.е. фаланг пальцев.
Скелет руки человека также характеризуется общим планом строения с передними конечностями позвоночных животных, но наряду с этим имеет и важные отличия, так как руки человека являются не только оружием труда, но и ее результатом и способна выполнять многообразные действия.
2.4. Аномалии и пороки развития скелета у человека.
1. Наличие ребер у нижнего шейного или у первых поясничных позвонков . В соответствии с эволюцией позвоночных у человека во время эмбрионального развития во всех отделах позвоночника закладываются ребра, но впоследствии они сохраняются только в грудном отделе, а в других отделах ребра редуцируются. Но иногда у человека наблюдаются подобные атавизмы.
2. Наличие хвостовых позвонков . Во время эмбриогенеза у человека, как и позвоночных животных, закладывается 8-11 хвостовых позвонков, затем они редуцируются и остается 4-5 недоразвитых позвонков, образуя копчик. Иногда проявляются атавистические признаки в виде присутствия хвостового отдела позвоночника.
3. Spina bifida – это нередкая аномалия, которая возникает при нарушении срастания верхних дуг позвонков. Она чаще проявляется в пояснично-крестцовой области позвоночника и в зависимости от глубины и протяженности расщепления может иметь разную степень тяжести.
4. Наличие в барабанной полости только одной слуховой косточки - столбика . Это нарушение, соответствующее строению звукопередающего аппарата земноводных и пресмыкающихся, является результатом неправильной дифференцировки элементов челюстной жаберной дуги в слуховые косточки. Это рекапитуляция основных этапов филогенеза висцерального черепа в онтогенезе.
5. Гетеротопия пояса верхних конечностей . Это перемещение пояса верхних конечностей из шейного отдела на уровень 1-2 грудного позвонков. Данная аномалия называется болезнью Шпренгеля или врожденным высоким стоянием лопатки. Она выражается в том, что плечевой пояс с одной или с двух сторон находится выше нормального положения на несколько сантиметров. Механизм такого нарушения связан как с нарушением перемещения органов, так и с нарушением морфогенетических корреляций.
6. Полидактилия – результат развития закладок дополнительных пальцев, характерных для далеких предковых форм.
7. Плоскостопие, косолапость, узкая грудная клетка, отсутствие подбородочного выступа – атавистические аномалии скелета, которые часто встречаются и являются аноболиями (надставки), возникшими в ходе филогенеза приматов.