Опорно-двигательная система

Определения и обозначения

Опорно-двигательная система — это скелет и скелетные мышцы, которые вместе поддерживают тело, обеспечивают его движение и защищают внутренние органы. Скелет образует основу тела, а мышцы приводят его части в движение. Поэтому система нужна не только для перемещения: без неё тело не сохраняло бы форму и не могло бы устойчиво держать позу.

Скелет — совокупность костей и их соединений. Он поддерживает тело, защищает некоторые органы и служит местом прикрепления мышц. Кости образуют основу, к которой мышцы могут прикладывать усилие; благодаря этому сокращение мышц меняет положение частей тела.

Сустав — подвижное соединение костей. В нём суставные поверхности костей покрыты гладким хрящом, а вокруг соединения находится суставная капсула; внутри капсулы расположена суставная полость с жидкостью. Эти части помогают костям двигаться относительно друг друга и при этом оставаться соединёнными.

Сухожилие — прочная соединительная ткань, которая прикрепляет мышцу к кости. При сокращении мышцы сухожилие передаёт её усилие к кости. Связка выполняет другую задачу: она соединяет кости между собой и укрепляет сустав.

Как это устроено

Скелет называют пассивной частью системы, потому что кости не способны сокращаться. Мышцы — активная часть: сокращаясь, они тянут кости, а те перемещаются в соединениях, словно рычаги. Вместе кости и мышцы создают движение, хотя каждое звено выполняет свою роль: мышцы создают усилие, скелет служит опорой и передаёт его.

Прочность кости связана с её строением и составом. Костная ткань образует плотные и губчатые участки, которые помогают выдерживать нагрузку, не делая кость сплошным тяжёлым куском. Минеральные вещества придают костям твёрдость, а органические вещества — упругость. Такое сочетание помогает костям выдерживать давление и удары, не будучи совершенно хрупкими.

Кости соединяются по-разному, потому что разные части скелета выполняют разные задачи. Неподвижные соединения дают прочность там, где важна защита, например в черепе; полуподвижные позволяют ограниченные движения, сохраняя опору, например между позвонками. Подвижные соединения нужны конечностям, которым требуется широкий диапазон движений. Таким образом, степень подвижности связана с функцией конкретной части тела.

Сустав образуют покрытые хрящом поверхности костей, капсула и суставная полость с жидкостью. Хрящ делает соприкасающиеся поверхности более гладкими, а жидкость помогает им скользить при движении. Капсула окружает сустав и удерживает его части вместе; укрепляющие сустав связки соединяют кости. Поэтому кости могут двигаться, не теряя соединения.

Когда мышца сокращается, она укорачивается и тянет сухожилие, прикреплённое к кости. Кость меняет положение относительно соседней кости, обычно в суставе, и возникает движение. Часто мышцы работают парами: одна сгибает конечность, другая разгибает её. При сгибании первая сокращается, а вторая расслабляется; для обратного движения они меняются ролями.

Соединения костей и их особенности

Сначала определите, насколько свободно могут двигаться соединённые кости, а затем сопоставьте это с устройством соединения. Неподвижность помогает защите, ограниченная подвижность сочетает движение с опорой, а сустав обеспечивает более свободные движения. Примеры в таблице показывают, почему в разных частях скелета нужны разные типы соединений.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какой части опорно-двигательной системы относятся скелет и скелетные мышцы. Чтобы ответить, нужно выяснить, что создаёт движение, а что служит опорой для него. Не следует относить оба элемента к одной части только потому, что они работают вместе.

1. Вспомним, что кости не сокращаются и образуют опору тела.
2. Значит, скелет относится к пассивной части системы.
3. Скелетные мышцы сокращаются и создают усилие, поэтому относятся к активной части.

Ответ: скелет — пассивная часть, скелетные мышцы — активная.

Задача 2. Сравните соединение костей черепа и соединение костей в коленном суставе по подвижности и строению. Важно сопоставить не только возможность движения, но и то, как устроено соединение. Тогда станет ясно, почему в этих местах скелета разные способы соединения костей.

1. Кости черепа соединены неподвижно: их соединение не предназначено для движений, а обеспечивает прочную защиту.
2. Коленный сустав подвижен: суставные поверхности костей покрыты хрящом, а соединение окружено капсулой.
3. В суставе есть полость с жидкостью, которая помогает суставным поверхностям скользить; связки укрепляют соединение.

Ответ: кости черепа соединены неподвижно, а кости колена — подвижно, с помощью сустава. Такое различие соответствует функциям: черепу нужна защита, колену — движение.

Задача 3. При сгибании руки в локте одна мышца сокращается, а другая расслабляется. Объясните, как это приводит к движению предплечья. Для решения проследим путь усилия от мышцы до кости и учтём, что мышцы не толкают кости, а тянут их.

1. Сокращающаяся мышца укорачивается и тянет прикреплённое к ней сухожилие.
2. Сухожилие передаёт усилие на кость предплечья, и та движется относительно плечевой кости в локтевом суставе.
3. Вторая мышца расслабляется, поэтому не препятствует сгибанию; при разгибании мышцы меняются ролями.

Ответ: сокращённая мышца через сухожилие тянет кость предплечья, и она сгибается в локтевом суставе. Противоположная мышца расслабляется, а для обратного движения пара работает наоборот.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что опорно-двигательная система состоит только из костей. Так думают, потому что скелет заметен и кажется самостоятельной основой движения. Но без мышц кости не могут активно перемещаться. Проверьте себя: можете ли вы объяснить, какая часть системы сокращается и создаёт усилие?

Сухожилия иногда путают со связками, поскольку обе ткани находятся рядом с костями и суставами. Однако сухожилие соединяет мышцу с костью, а связка — кости друг с другом. Чтобы проверить ответ, назовите, какие именно две части соединяет каждая структура. Если в определении сухожилия указаны только две кости, это связка.

Неверно считать, что все кости соединены подвижно. Такое представление возникает, если судить по движениям рук и ног, но черепу, например, важнее прочная защита, чем подвижность. Сравните назначение частей тела: неподвижное соединение может быть полезнее там, где нужна устойчивость, а подвижное — там, где нужны движения.

Сустав — не просто место, где соприкасаются две кости. Если забыть о хряще, капсуле и суставной полости, трудно объяснить, как кости двигаются и остаются соединёнными. Проверяйте себя перечислением частей сустава и их роли: поверхности скользят, капсула окружает соединение, а связки укрепляют его.

Связь с другими темами

Для изучения опорно-двигательной системы полезно знать основные ткани организма и понимать, что органы объединяются в системы органов. Представление о строении костей, суставов и связок пригодится при изучении осанки, профилактики травм и первой помощи. Работа мышц связана с нервной регуляцией: нервная система управляет сокращениями. Сокращение также требует энергии, поэтому эта тема связана с обменом веществ.

Что запомнить

• Опорно-двигательная система включает скелет и скелетные мышцы.
• Скелет служит опорой тела, защищает органы и обеспечивает места прикрепления мышц.
• Мышцы сокращаются и передают усилие на кости через сухожилия.
• Кости соединяются неподвижно, полуподвижно или подвижно.
• Сустав — подвижное соединение костей.
• Связки соединяют кости и укрепляют суставы.