Участник:Graswalk/Human skeletal changes due to bipedalism
Изменения скелета человека в результате перехода к прямохождению. Переход гоминид к прямохождению начался от четырех до семи миллионов лет назад[1][2]. Этот переход привел морфологическим изменениям в скелете человека, в том числе, к изменениям размера и расположение костей стопы, размера и формы тазобедренного и коленного суставов, длины и формы ног, а также формы позвоночника. Существует несколько теорий, объясняющих эволюцию этих изменений[3].
Энергетическая эффективность
[править | править код]Прямохождение человека на 75% более экономично, по сравнению с передвижением шимпанзе как на четырех, так и на двух конечностях[прим. 1]. Некоторые гипотезы утверждают что именно этот фактор сыграл главную роль в переходе к прямохождению[4]
Изменения скелета
[править | править код]Ноги
[править | править код]Переход к прямохождению привел в развитию увеличенной пяточной части ног, неоходимой для поддержания равновесия при ходьбе и поддержанию увеличевшегося веса тела.[5] Изменилась также форма стопы: большой палец на ногах, располавшийся у ранних гоминид также как на руках, поменял расположение, встав на одну линию с другими пальцами стопы[6] Кроме того, стопа выгнулась, образовав арку в отличие от плоских стоп гоминид[6]. Все эти изменения способствуют экономии энергии во время передвижения[1][7].
Бедро
[править | править код]Тазобедренный сустав человека существенно больше, чем у гоминид, что обеспечивает поддержку тела большего веса[6]. Эти изменения приблизили позвоночник к тазу, что увеличило устойчивость при прямохождении[8] и сократило расход энергии на поддержание равновесия при ходьбе [6] [1][9].
Форма подвздошной кости изменилась с длинной и узкой на короткую и широкую, при этом кости таза расположились горизонтально, образуя т.н. крылья. В совокупности эти изменения обеспечивают увеличение площади крепления ягодичных мышц, что помогает стабилизировать торс при стоянии на одной ноге. Кострец также увеличился в ширину, что привело к увеличению диаметра родового канала и облегчило роды. Седалищные кости увеличились, что улучшило крепление связок, поддерживающих брюшную полость при прямохождении[10].
Колено
[править | править код]Коленные суставы увеличились по той же причине, что и суставы бедра, а именно, для поддержания увеличенного веса тела[6]. Угол разгибания колена (угол между бедром и голенью, образуемый при ходьбе) уменьшился. Изменение формы коленного сустава позволило уменьшить потери энергии на вертикальное перемещение центра тяжести при передвижении[1] [6].
Конечности
[править | править код]Увеличение длины ног по мере развития прямохождения привело к изменениям в работе мышц. Усилие, неоходимое при ходьбе передается от мышц ног через лодыжку. Длиннные ноги позволяют использовать при ходьбе естественное колебательное движение конечностей, поэтому не требуются дополнительные мышцы для передвижения вперед другой ноги для следующего шага[6].
Верхние (передние) конечности, исключенные из процесса передвижения, видоизменились таким образом, что их стало возможно использовать для удержания предметов и тонких манипуляций с предметами[11]. Это привело к снижению относительной силы вверхних кончностей человека по сравнению с другими гоминидами[12] [13] [14]. С переходом к прямохождению увеличилась роль ягодичных мышц, ставших одной из самых крупных мышц в организме человека. У шимпанзе эти мышцы намного меньше, что доказывает важную роль этой группы мышц в прямохождении. Ягодицы также препятствуют опрокидыванию корпуса вперед во время бега[9].
Череп
[править | править код]Человеческий череп уравновешен на позвоночнике: большое затылочное отверстие находится в нижней части черепа, что переносит значительную часть веса головы назад. Кроме того, плоская форма человеческого лица помогает сохранять равновесие черепа на затылочных мыщелках, благода чему поддержание головы возможно без дополнительных мышц и развитых надбровные дуги, наблюдаемых у человекообразных обезьян. В результате, у человека мышцы лба (occipitofrontalis) используются исключительно для мимики[11].
Важнейшую роль в эволюции человека сыграло увеличение размера головного мозга, начавшееся примерно 2,4 миллиона лет назад. Современных размеров мозг достиг не позднее 500 тыс. лет назад. В результате, мозг человека в три-четыре раза превышает по размеру мозг ближайшего эволюционного предшественника — шимпанзе[10].
Позвоночник
[править | править код]С переходом к прямохождению, позвоночник человека получил двойной изгиб: верхний (грудной) отдел выгнут назад, а нижний (поясничный) — вперед. Без поясничного изгиба, позвоночник постоянно наклонялся бы вперед, что требовало бы гораздо больших мышечных усилий для поддержания равновесия[8] Наличие же двойного изгиба помещает центр тяжести тела прямо между ступнями[6], что дает экономию энергии при ходьбе[1].
Последствия
[править | править код]Даже с учетом многочисленных морфологических изменений, скелет человека до сих пор остаются слабо приспособленным к прямохождению, что приводит к многочисленным заболеваниям опорно-двигательного аппарата[15]. Так у большого числа людей с возрастом начинаются проблемы с поясничным отделом позвоночника и коленными суставами: по некоторым данным, боль в пояснице является ведущей причиной потерянных рабочих дней[16]. Артрит стал проблемой сразу после перехода гоминид к прямохождению: ученые обнаружили его следы в позвонках доисторических охотников-собирателей.[16]. [прим. 2]. Дальнейшие изменения суставов, которые могли бы исправить положение, невозможны из-за противоречия в требованиях устойчивости и эффективности передвижения[6].
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- Примечания
- ↑ Шимпанзе — ближайший эволюционный предшественник человека
- ↑ Первым предположение о связи заболеваний позвоночника с прямохождением высказал Уилтон Крогман[англ.], специалист по судебно-медицинской антропологии из Пенсильванского университета в своей книге «Шрамы человеческой эволюции» (1951)
- Сноски
- ↑ 1 2 3 4 5 Kondō, Shirō (1985).
- ↑ Staff (August 14, 2016).
- ↑ Kwang Hyun, Ko (2015).
- ↑ Rodman, Peter S.; McHenry, Henry M. (1980).
- ↑ Harcourt-Smith, W.E.H.; Aiello, L.C. (2004).
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Aiello,Leslie and Christopher Dean (1990).
- ↑ Latimer B, Lovejoy CO (March 1989).
- ↑ 1 2 Wang W, Crompton RH, Carey TS, et al.
- ↑ 1 2 Lovejoy CO (November 1988).
- ↑ 1 2 Wittman, Anna Blackburn; Wall, L. Lewis (2007).
- ↑ 1 2 Saladin, Kenneth S. (2003). 3rd, ed.
- ↑ Ruff Christopher (October 2003).
- ↑ Thorpe SK, Holder RL, Crompton RH (June 2007).
- ↑ Saladin, Kenneth S. "Chapter 8."
- ↑ Тейлор, 2016, с. 114.
- ↑ 1 2 Jacob C. Koella; Stearns, Stephen K. (2008).
Литература
[править | править код]- Джереми Тейлор. Здоровье по Дарвину: Почему мы болеем и как это связано с эволюцией = Jeremy Taylor “Body by Darwin: How Evolution Shapes Our Health and Transforms Medicine”. — М.: Альпина Паблишер, 2016. — 333 p. — ISBN 978-5-9614-5881-7.
- Grabowski MW, Polk JD, Roseman CC (2011). "Divergent patterns of integration and reduced constraint in the human hip and the origins of bipedalism". Evolution. 65 (5): 1336—56. doi:10.1111/j.1558-5646.2011.01226.x. PMID 21521191.
- Crompton RH, Sellers WI, Thorpe SK (2010). "Arboreality, terrestriality and bipedalism". Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 365 (1556): 3301—14. doi:10.1098/rstb.2010.0035. PMC 2981953. PMID 20855304.
Ссылки
[править | править код]- Human Timeline (Interactive) – Smithsonian (August 2016).
[[Категория:Биомеханика]] [[Категория:Антропогенез]] [[Категория:Физиология человека]]