§ 19. Подведем итоги. Строение и функции опорно – двигательной системы

Определения и обозначения

Опорно-двигательная система — совокупность костей, их соединений и скелетных мышц, обеспечивающая опору, движение и защиту тела. Проще говоря, это части организма, которые вместе удерживают тело и позволяют ему менять положение. Если рассматривать движение, нужно учитывать не только мышцы, но и кости с их соединениями.

Скелет — система костей и их соединений, которая служит опорой тела, защищает внутренние органы и участвует в движении. Он задаёт телу форму и создаёт основу, к которой прикрепляются мышцы. Поэтому роль скелета не сводится к удержанию тела в вертикальном положении.

Сустав — подвижное соединение костей, в котором их поверхности соприкасаются и удерживаются связками и другими структурами. Сустав позволяет костям двигаться относительно друг друга, например при сгибании ноги. Понимание его устройства помогает объяснить, почему одни части тела подвижны, а другие почти неподвижны.

Скелетная мышца — орган, состоящий преимущественно из мышечной ткани и способный сокращаться, создавая движение. Мышца прикрепляется к костям и при сокращении тянет их. Это понятие нужно, чтобы понимать, каким образом усилие мышц превращается в движение конечности или всего тела.

Как это устроено

Кости скелета различаются по форме и строению в зависимости от выполняемой роли. Например, плоские кости образуют защитные вместилища для органов, а длинные трубчатые кости конечностей работают как рычаги, которые перемещают мышцы. Такая специализация позволяет одновременно защищать важные части тела и выполнять движения, не создавая для всех костей одинаковую конструкцию.

Прочность кости обеспечивают минеральные вещества, а упругость — органические. Если бы в кости были только прочные минеральные компоненты, она была бы более хрупкой; если бы преобладали только органические, ей не хватало бы твёрдости. Сочетание веществ помогает кости переносить нагрузку и сопротивляться повреждению. Поэтому состояние костей зависит от их состава, а не только от внешней твёрдости.

Кости соединяются неподвижно, полуподвижно или подвижно — в соответствии с задачей участка скелета. Для черепа важна прочная защита мозга, поэтому кости соединены почти без движения. Между позвонками сохраняется ограниченная подвижность: благодаря ей спина может сгибаться, а позвоночник смягчает толчки. Суставы нужны там, где требуется более широкий диапазон движений, например в конечностях.

Скелетные мышцы прикрепляются к костям сухожилиями — прочными образованиями, передающими усилие мышцы. Когда мышца сокращается, она тянет кость, и та перемещается в области подвижного соединения. Само движение возникает не от работы одной кости, а от согласованного действия мышц и суставов. Поэтому при описании движения важно назвать и работающую мышцу, и соединение костей.

Мышцы обычно действуют парами-антагонистами, то есть выполняют противоположные движения. Одна мышца сгибает конечность, другая разгибает её; при этом для одного движения первая сокращается, а вторая расслабляется, а для обратного их роли меняются. Причина в том, что сокращающаяся мышца может тянуть кость, но не толкать её. Работа пары позволяет двигать конечность в обоих направлениях.

Части опорно-двигательной системы и их функции

В таблице сопоставлены части системы, их устройство, функции и примеры. Сначала найдите нужную часть, затем проследите, как её строение связано с выполняемой задачей. Примеры помогают отличить функции скелета от функций соединений костей и мышц.

Разбор задач

1. Назовите две функции скелета и приведите по одному примеру, показывающему каждую из них.

Нужно подобрать к каждой функции конкретную часть скелета, а не просто перечислить свойства костей. Вспомним, что скелет может служить опорой, защищать органы и участвовать в движении. Выберем две функции и проверим, показывает ли пример именно её.

1. Для функции опоры укажем кости конечностей: они поддерживают тело и помогают сохранять его положение.
2. Для защиты выберем череп: он окружает головной мозг и предохраняет его от повреждений.

Ответ: скелет поддерживает тело, например с помощью костей конечностей, и защищает органы, например черепом защищает головной мозг. Можно было привести и грудную клетку как пример защиты органов.

2. Объясните, почему кости черепа соединены преимущественно неподвижно, а кости конечностей — подвижно.

Сравним назначение этих частей тела. Череп должен образовать прочную защиту мозга, а конечности должны менять положение и обеспечивать движения. Значит, характер соединения костей связан с тем, какую задачу выполняет участок скелета.

1. Неподвижное соединение крепко удерживает кости черепа вместе.
2. Такая прочность помогает черепу защищать мозг, поэтому свободные движения между его костями не нужны.
3. В конечностях подвижные соединения позволяют костям менять положение относительно друг друга.

Ответ: кости черепа соединены преимущественно неподвижно ради прочной защиты, а кости конечностей — подвижно, чтобы обеспечивать движения. Различие возникает потому, что этим частям тела нужны разные свойства.

3. При сгибании руки в локте одна мышца сокращается, а другая расслабляется. Определите, почему для обратного движения нужны обе мышцы.

Представим сгибание и разгибание руки как два противоположных движения. Мышца при сокращении способна тянуть кость, но не может толкнуть её обратно. Поэтому нужно выяснить, какая мышца потянет кость при обратном движении.

1. При сгибании одна мышца сокращается и тянет кость предплечья.
2. Для разгибания эта мышца не может вытолкнуть кость в противоположную сторону.
3. Сокращается другая мышца, которая тянет кость при разгибании; первая при этом расслабляется.

Ответ: обе мышцы нужны, потому что каждая обеспечивает тягу для своего направления движения. Такие пары противоположно действующих мышц называют мышцами-антагонистами.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что скелет нужен только для опоры. Так думают, если вспоминают прежде всего форму тела и положение костей. Проверьте себя вопросом: что защищает головной мозг и что участвует в движениях? Скелет также защищает органы и вместе с мышцами обеспечивает движение.

Ошибка — называть суставом любое соединение костей. Это происходит, когда смешивают общее понятие соединения и один его вид. Проверьте себя: допускает ли соединение движение костей? Сустав является подвижным, но соединения бывают также неподвижными и полуподвижными.

Ошибка — утверждать, что мышца толкает кость. Такое представление возникает, если описывать только направление движения, не учитывая, как мышца создаёт усилие. Проверьте себя: сокращаясь, мышца укорачивается и тянет место прикрепления. Поэтому движение в обратную сторону выполняет другая мышца.

Ошибка — считать кость совершенно твёрдой и лишённой упругости. Внешняя твёрдость может создать впечатление, что кость не способна немного сопротивляться деформации. Проверьте себя: вспомните, какие вещества обеспечивают разные свойства кости. Минеральные вещества придают прочность, а органические — упругость.

Связь с другими темами

Для изучения этой темы нужно знать основные части скелета, виды костей и уровни организации организма — от ткани до органа. Эти знания помогают различать кость как часть скелета и мышцу как орган, в котором преобладает мышечная ткань. Так становится понятнее, как отдельные части образуют единую систему.

Опорно-двигательная система связана с темами о мышечной ткани и нервной регуляции движений. Нервные сигналы управляют работой мышц, а их согласованное сокращение помогает сохранять осанку и двигаться. Эти знания также нужны, чтобы обсуждать профилактику нарушений опорно-двигательной системы.

Строение суставов и работа мышц пригодятся при изучении физической нагрузки, травм и первой помощи. Понимая, как кости соединены и за счёт чего движутся, легче объяснить, почему повреждение сустава ограничивает движение. Эти сведения помогают осмысленно относиться к нагрузкам на тело.

Что запомнить

• Опорно-двигательная система включает скелет, соединения костей и скелетные мышцы.
• Скелет обеспечивает опору, защищает органы и участвует в движении.
• Кость сочетает прочность и упругость благодаря своему составу.
• Соединения костей бывают неподвижными, полуподвижными и подвижными.
• Сустав обеспечивает подвижное соединение костей.
• Скелетная мышца при сокращении тянет кость.
• Мышцы-антагонисты обеспечивают движения в противоположных направлениях.