(отрывок из книги «Диалектические начала антропоэволюции)
Проблема перехода к прямохождению на настоящий момент не осознанна, как следует, даже в части понимания, что включает в себя комплекс прямохождения. «Прямохождение, двуногое передвижение, бипедия – все это синонимы…», — смело утверждается в одной достаточно академической (судя по тому, что автор – доцент МГУ) книге, изданной недавно (Бахолдина В.Ю., 2004, С.143). На самом деле под обобщающим понятием «прямохождение человека» скрывается целый комплекс явлений. «Интрига» заключается в том, что ни один из этих феноменов не требует никаких объяснений в рамках теории антропогенеза. Необходимость такой феноменологической сепарации вызывается тем, что по отдельности эти явления часто встречаются в природе, специфику человеческого способа передвижения в пространстве составляет динамический комплекс, который имеет на русском языке краткую форму выражения, а именно «прямохождение». Не секрет, что некоторые гипотезы происхождения прямохождения основаны просто на путанице понятий. Эти три аспекта суть:
— остойчивая ортоградность;
— динамическая бипедия;
— вертикальная локомоция;
Мы знаем, как тяжело дается даже кратковременная вертикальная стойка и бипедия животным. Четвероногое животное, благодаря усилиям дрессировщиков, бывает способно встать на две конечности, может сделать несколько шагов, но об остойчивой ортоградности и локомоции на двух конечностях говорить не приходится. В природе наблюдаются отдельные
элементы прямохождения среди млекопитающих, а именно вертикальная стойка, динамическая бипедия и вертикальная локомоция. Например, цуррикаты способны делать стойку с целью ориентирования, но передвигаются они на четырех конечностях, т.е. это остойчивая ортоградность без локомоции. Вообще, к остойчивой ортоградности способны очень многие грызуны (суслики, сурки, крысы, мыши и пр.), обезьяны, медведи, т.е. она, – не только не эксклюзив, но и не редкость в природе. Динамическая бипедия была характерна для многих видов пресмыкающихся в эпоху динозавров. В современной биоте она встречается у редких видов пресмыкающихся (у отдельных ящериц), но является характерным признаком птиц. Среди млекопитающих динамическая бипедия характерна для кенгуру, которые передвигаются прыжками с использованием задних конечностей, но вертикальная стойка на задних лапах у них отсутствует, в состоянии покоя они опираются на три точки, включая мощный хвост, а задние лапы при этом контактируют с землей на уровне коленного сустава. Это динамическая бипедия без остойчивой ортоградности, при этом чрезвычайно отличающаяся от человеческого пошагового способа передвижения. В обоих случаях это совсем не то, на что способен человек, наш способ передвижения уникален своей комплексностью.
Природная эксклюзивность динамики человеческого тела заключается не только в сочетании трех элементов прямохождения (остойчивой ортоградности, динамической бипедии и вертикальной локомоции), которые в мире животных встречаются лишь разрозненно. Любое другое млекопитающее (обезьяна, медведь, кенгуру и т.д.), передвигаясь на двух конечностях, делают это с достаточно выраженным наклоном вперед. Что касается людей, то для них строгая вертикаль является идентифицирующим признаком. В известном смысле, это – внешний видовой критерий, если учесть, какое значение придает вертикальной осанке коллективное бессознательное. Настоящий
человек должен ходить вертикально – и художник В.Серов выделяет фигуру царя Петра вертикальной локомоцией, пригнув свиту. Главный человек у всех народов не только ходит, стоит, но и сидит вертикально. Требование соблюдать вертикаль является одним из главных в системе педагогики (стой прямо!сиди прямо!не сгибайся при ходьбе!.. и т.д.). Требование строгой вертикальности предъявляется солдатам, но никогда не предъявляется арестантам. Требование отказа от вертикали, предъявляемое военнопленным, зачастую дополняется стрельбой поверх голов.
Среди наземных млекопитающих мы не можем назвать виды, для которых вертикальность локомоции имеет такое же большое значение. Известен только один морской
таксон, представители которого способны передвигаться строго вертикально по воде, когда имеет значение соблюдение вертикали, это дельфины. Разумеется, это не бипедия, и не остойчивая ортоградность, но это вертикальная
локомоция и она является примером того, насколько осторожным надо быть при озвучивании терминологии, связанной с комплексом прямохождения, не допуская некорректных выражений, когда, например, пишут о проблеме «происхождения вертикальной бипедии», «двуногой локомоции», «вертикальной локомоции», а то и просто «двуногости».
Подводя итог, надо сказать, что человеческм эксклюзивом поведения в пространстве на самом деле является природно детерминированный комплекс прямохождения, включающий в себя три элемента: 1.остойчивая ортоградность; 2.динамическая бипедия; 3.вертикальная локомоция. При этом ни один элемент, взятый в отдельности, не может считаться сугубо человеческим признаком.
Ф.Энгельс провозгласил «прямую походку» «решающим шагом для перехода от обезьяны к человеку» (Энгельс, 1989, С.505), но не объяснил, почему обезьяны перешли к прямохождению.
В гипотезах происхождения прямохождения, подчас настолько фантастических, что остается только удивляться тому, что они вышли из академических кругов, недостатка нет. «Несмотря на то, что лишь очень немногие темы, связанные с изучением антропогенеза, вызывали столько дискуссий, сколько их вызывает происхождение двуногости, — пишет Л.Вишняцкий, — это событие остается загадкой, являясь поистине «проклятым вопросом» палеоантропологии» (Вишняцкий, 2005, с.113). Общий рефрен всех реконструкций примерно следующий: «Примерно около … миллионов лет назад какие-то группы человекообразных обезьян спустились с деревьев на землю, переселились из леса в саванну…», меняется только дата предполагаемого переселения, а вместе с ней сдвигается природная катастрофа, якобы имевшая место быть именно в тот момент, когда никому не известным обезьяноподобным предкам человека вздумалось слезть с деревьев. Было время, когда уверяли, будто обезьяны перешли в саванны семьсот тысяч лет назад, потом полтора миллиона лет, потом два с половиной, потом три с половиной, сейчас уже четыре миллиона, а если верить находкам французских археологов Сеню и Брюне на оз.Чад, сделанным в начале 21в., 6-7 млн. лет назад. Каждый раз при этом всплывает какая-нибудь новая «аридизация климата». Как язвительно пишет археолог Г.Матюшин, «главное в выделении человека из мира животных, по мнению некоторых исследователей, — «похолодание, увеличение засушливости и уменьшение лесистости в местах обитания человекообразных обезьян…» (Матюшин, 1982, с.72).
Палеоклиматические трактовки, приводимые в качестве объяснения изменения «древними антропоидами» среды обитания, неудовлетворительны по следующей причине. Невзирая на изменения климата, в течение всего времени обитания человекообразных обезьян на Земле зона тропических лесов сохранялась неизменно. Причем, она локализовалась именно там, где и сейчас, — по экватору. Зона тропических лесов временами увеличивалась, временами уменьшалась, но полностью не исчезала никогда и всегда оставалась достаточно обширной, чтобы обезьяны могли сохраниться до лучших времен. Насущной необходимости радикально менять ландшафт у антропоидов никогда не возникало. Остается допустить совершенно антиэволюционную мысль, будто они сделали это, потому что «захотели».
Вообще вопрос о «переселении» обезьян из леса в саванну следует разделить надвое. Первый вопрос: почему антропоиды «захотели» этого? Вопрос второй: имели ли они физическую возможность осуществить свои планы? Реальных объяснений этого исторического «перемещения» нет. М.А.Дерягина в книге «Эволюционная антропология: биологические и культурные аспекты», в разделе «Гипотезы происхождения бипедии» обобщила эту экзотическую, но крайне мало эвристичную гипотетику (Дерягина, 1989). Ниже я приведу ее, сопроводив своими возражениями и дополнениями того, что было изобретено с 1989г.
Английский антрополог Р.Фоули выдвинул идею «кормежки под ветками». Такой выход связан с изменением кормовой базы, которое требует специальных приспособлений. В африканской саванне множество видов животных кормятся под ветками: от маленькой антилопы импала до жирафа и слона. Все они вооружены для этого специальными приспособлениями: хобот, длинная шея, мощные челюстные мышцы, твердые, плотные, мозолистые губы. У человека ничего подобного нет, поэтому он не мог вклиниться в данную экологическую нишу. Корм, который можно достать, кормясь под ветками снизу, энергетически беден. Это листья, ветки и падалица (для сбора которой, кстати, прямохождение ни к чему). Животные вынуждены потреблять его в огромных количествах, жуя почти без перерыва. Какой «краниофациальный комплекс» мог развиться от этого? Огромные, мощные жевательные челюсти, составляющие большую часть черепа, но не мозг. Вторым следствием стало бы развитие брюха, способного вместить в себя огромное количество грубого корма. Кто мог получиться в результате миллиона, допустим, лет такого образа жизни? Горилла. Она и получилась. Это антропоид, который кормится под ветками, обитая в нижнем ярусе тропического леса.
Э.Тэйлор является автором концепции происхождения бипедии, исходящей из «энергетического эффекта». Основан данный вывод на наблюдениях за загонной охотой бушменов, способных загнать зебру. Первое возражение заключается в том, что в настоящее время почти точно установлено, что первые прямоходящие гоминиды могли быть кем угодно: собирателями, каннибалами, некрофагами, раскалывателями костей и раковин, но только не эффективными охотниками; занять такую нишу они просто не имели возможности. Далее, у бушменов имеются свои приемы выбора жертв. Давно уже описано, что их охота представляет собой выбраковку больных и слабых животных; при этом надо учитывать еще и следующий факт. Все животные поедаемые являются, как правило, спринтерами. Поедающие – стайерами. Антилопа бегает гораздо быстрее человека, но недолго, уже через один километр быстрого бега у нее наступает коллапс. Еще одна причина, облегчающая загонную охоту, заключается в особенностях жизни животных в природном формате. У каждого животного есть своя кормовая территория, границы которой зверь перейти не может, действует инстинктивное табу. Охотники-бушмены догоняют антилопу, потому что знают: она побежит по окружности, а они «срежут» по радиусу. Им важно только одно: быть ввиду антилопы, чтобы она продолжала бежать свой смертный круг.
Следующая причина перехода к бипедии, которую называют специалисты, — это борьба с инсоляцией и перегреванием. Подсчитано, что вертикально стоящий человек получает на треть меньше солнечных лучей, чем животное такого же размера. Но здесь возникает встречный вопрос: зачем было слезать с деревьев, в тени которых проблемы излишней инсоляции не существует? Наоборот, следовало бы забраться в лес подальше. Шимпанзе обитают во втором ярусе тропического леса, где даже почва имеется, почти не подвергаясь воздействию прямых солнечных лучей.
Следующая гипотеза представляется наиболее внятной: будто обезьяны встали на две ноги ради ориентировки в саванне. Она основывается на наблюдениях за привычками мангуст, сурков, цуррикат, сусликов, и прочих животных, которые, обитая на открытых пространствах, принимают вертикальную стойку с целью ориентировки. Однако данная гипотеза может объяснить только лишь происхождение остойчивой ортоградности, но не двуногой локомоции. Никто из животных, принимающих с целью ориентировки позу столбика, никогда не бегает на двух лапах. Это разные физиологические акты. Более того: противоположные. На бегу ориентация по сторонам света очень затруднительна. Данная гипотеза – пример «феноменологической» (не в гуссерлевском, а в энциклопедическом понимании) путаницы, когда, думая будто объясняют происхождение прямохождения, на самом деле пытаются объяснить вертикальную стойку.
К.Лавджой исходил из т.н. «стратегии размножения». Известно, что одни животные рожают много детей, уход за которыми весьма относителен. Выживают немногие сильнейшие. Другие рожают мало и редко, но посвящают себя полностью уходу за детьми и самоотверженно их защищают. Последнее свойственно как раз высшим млекопитающим, например, человекообразным обезьянам. Самка шимпанзе рожает один раз в три года и сохраняет связь со своими детьми на протяжении всей жизни. К.Лавджой решил, что причиной перехода обезьян к двуногой локомоции стало изменение ими стратегии размножения. Они решили рожать больше. Возникает вопрос: что мешало обезьянам рожать чаще на деревьях, вернее, на втором ярусе тропического леса, где даже почва имеется? Зачем спускаться на землю, кишащую хищниками? Сидя наверху, обезьяны представляют собой нелегкую добычу для очень немногих хищников. На земле они – легкая добыча для всех, кто имеет крепкие клыки и хочет есть. «К.О.Лавджой считает, — уверяет М.Дерягина, — что на земле легче ухаживать за несколькими детенышами» (Дерягина,1989, с.9). Д.Джохансон, считающий идею Лавджоя «прекрасной», сожалеет лишь об одном: у нее отсутствует «пусковой механизм» (Джохансон, Иди, 1984, с.242). Необоснованность пускового механизма – это общий недостаток всех гипотез перехода к прямохождению. Джохансон Лавджою польстил, сказав, будто это единственный недостаток его гипотезы. Переход к новой стратегии размножения, связанной с ежегодными родами (чаще для антропоидов просто невозможно), никак не связан с бипедией. Никакой корреляции между двумя этими явлениями нет. На деревьях многие млекопитающие рожают не один раз в три года, как шимпанзе, а ежегодно, но не переходят из-за этого к наземному существованию. На земле многие млекопитающие рожают ежегодно и даже чаще, но не начинают от этого ходить на двух ногах.
Из этого следует, что прямохождение понадобилось обезьянам, чтобы освободить именно руки именно для детей. Как показывает опыт, когда у людей имеется выбор, они выбирают не ту стратегию размножения, какую выбрал для нас Лавджой. Люди не стремятся плодиться, они предпочитают реже рожать и лучше воспитывать. Подчеркиваю: когда имеется выбор. У Лавджоя речь идет именно о выборе. Некие наши предки, якобы, отказались от традиционной стратегии размножения и выбрали другую. Для того, чтобы стать людьми, им понадобилось чаще рожать и меньше ухаживать. Но исторический опыт показывает, что людям – именно им – это не свойственно. Далее, ни одно наземное животное, включая человека и саванных обезьян, не переносит детей на руках. На земле это самый неэкономичный, энергоемкий и опасный для матери и ребенка способ транспортировки. Люди испокон веку приспосабливают все, что угодно, лишь бы не носить детей на руках. Ни в одном бродячем первобытном племени не зафиксирован такой способ переноски детей, как «поза Мадонны». Держа на руках, матери кормят младенцев, а для транспортировки приспосабливают все, что угодно, прежде всего спины. В этом деле торжествует принцип: все, что угодно, лишь бы не руки. Ноги – даже они – предпочтительнее. Аборигены азиатского Севера, например, шили специальные сапоги с широкими голенищами, в которые укладывали детей и таким образом транспортировали. Дело в том, что для людей, которые добывают пропитание себе и детям руками, занимать руки для детей, – непозволительная роскошь.
Обезьяны саванн также перемещают детей на спинах. Только шимпанзе и другие древесные обезьяны переносят детей на руках, потому что, если б они прыгали в густом лесу среди веток с младенцами, сидящими у них на спинах, они рисковали бы травмировать детенышей. Это вынужденный способ, никогда не применяемый в земных условиях. Видимо, Лавджой об этом не подумал, когда «переместил» обезьян с деревьев на землю, чтобы они могли носить детей на руках. Вот если б он писал об обратном: о переходе с наземного образа жизни на древесный, — тогда было бы о чем говорить. Способ транспортировки детей на руках – это эксклюзив древесных обезьян, не применяемый более никем на Земле. По существу гипотеза Лавджоя представляет собой обратное тому, для чего придумывалась. Она объясняет не переход древесных обезьян к прямохождению по земле, а переход деградирующих гоминидов к древесному образу жизни. Впрочем, в таком качестве этот концепт является избыточным, потому что переход деградирующих гоминидов к древесному образу жизни легко объясним и без «стратегии размножения». Во втором ярусе тропического леса слабовооруженным существам жить безопаснее, потому что там меньше крупных хищников.
В заключение обзора гипотетики, пытающейся объяснить переход к прямохождению, приведу мнение Я.Линдблада о смысле этого ключевого события симиальной концепции антропогенеза:
«Подумайте сами, как должна была эволюционировать обезьяна, чтобы выдержать превращение из мирного лесного жителя, в основном плодоядного примата, в плотоядного хищника, обитающего в столь резко отличной от прежней среде, как опаленная солнцем саванна? Во имя здравого смысла ей следовало бы сохранить защитный волосяной покров, а для преследования быстроногих обитателей саванны остаться верной стилю бега на четырех ногах. Конечности должны были сравняться или почти сравняться по длине; вместо этого чрезвычайно длинные руки и короткие ноги лесной обезьяны претерпели прямо противоположное изменение, и у нас, безволосых прямоходящих приматов, — длинные ноги и короткие руки. Для умерщвления добычи требовались длинные острые клыки, как у леопарда, а не сравнительно маленькие редуцированные пеньки, какими обзавелись гоминиды. Успешным продуктом мутации, скорее, стало бы существо, подобное павиану, с огромными зубами и более длинным носом (вместо все более плоской морды), с густой шерстью, почти равными по длине конечностями и более горизонтальной осанкой» (Линблад, 1991, с.69).
Если исключить пассаж о носе, который у павиана сам по себе не велик, он просто выдвинут далеко вперед вместе с нижней частью морды, обеспечивающей «волчий захват», необходимый обезьянам саванн для борьбы с многочисленными крупными хищниками открытых пространств (плоскомордые человекообразные обезьяны в саванне не имели возможности выжить еще и по этой причине), то Линдблад, безусловно, прав, во всяком случае контраргументов у авторов гипотез происхождения двуногости нет.
Существует еще один аспект проблемы, который, насколько мне известно, впервые был подробно изложен в книге, вышедшей в 2005г. Это вопрос о том, была ли у антропоидов физическая возможность перейти к устойчивой двуногой локомоции. Переход предполагаемых обезьяньих предков к двуногой локомоции был невозможен по анатомо-физиологическим показаниям. Дело в том, что все обезьяны, включая ископаемых, плоскостопы. Человеческая ступня представляет собой сложный рессорный механизм, в котором 28 специальных элементов. Свод стопы - это пружинная рессора, которая сделала возможным прямохождение. Сводчатая стопа может перейти в плоскую, а вот обратный процесс невозможен. Хождением плоскостопие не ликвидируется, а усугубляется. Злоупотребление плоскостопых людей хождением без специальной обуви приводит к развитию костной патологии. В первобытном лесу ортопедов не было. Вопрос: каким образом плоскостопые обезьяны, перейдя к хождению по земле на двух ногах, приобрели не артроз, а пружинный свод стопы, если это в принципе невозможно? (Тен, 2005, С.66).
1. Особенности скелета, свойственные только человеку
А) наличие ключиц
Б) наличие подбородочного выступа
В) облегчение массы костей верхних конечностей
Г) наличие пятипалых конечностей
Д) S-образная форма позвоночного столба
Е) сводчатая стопа
2. В связи с прямохождением у человека
А) освобождаются верхние конечности
Б) стопа приобретает сводчатую форму
В) большой палец руки противостоит остальным
Г) таз расширяется, его кости срастаются
Д) мозговой отдел черепа меньше лицевого
Е) уменьшается волосяной покров
3. Скелет человека в отличие от скелета млекопитающих животных имеет
A) прямой позвоночник без изгибов
Б) грудную клетку, сжатую в спинно-брюшном направлении
B) грудную клетку, сжатую с боков
Г) позвоночник S-образной формы
Д) сводчатую стопу
Е) массивный лицевой отдел черепа
4. В чем состоит сходство скелета человека и скелетов млекопитающих животных?
А) позвоночник имеет пять отделов
Б) стопа имеет свод
B) мозговой отдел черепа больше лицевого
Г) имеются парные суставные конечности
Д) в шейном отделе семь позвонков
Е) форма позвоночника S-образная
5. У человека в отличие от млекопитающих животных
A) тело расположено вертикально
Б) позвоночник не имеет изгибов
B) позвоночник образует четыре плавных изгиба
Г) грудная клетка расширена в стороны
Д) грудная клетка сжата с боков
Е) лицевой отдел черепа преобладает над мозговым
6. Человек, в отличие от животных
A) влияет на среду обитания в процессе жизнедеятельности
Б) имеет S-образный позвоночник
B) образует различные популяции
Г) имеет первую сигнальную систему
Д) обладает второй сигнальной системой
Е) создает и использует орудия труда
7. Какие признаки млекопитающих НЕ характерны для человека?
A) наличие диафрагмы
Б) наличие подшерстка
B) наличие семи шейных позвонков
Г) хвостовой отдел тела
Д) подвижная ушная раковина
Е) альвеолярное легкое
8. Человек в отличие от животных
A) имеет кору больших полушарий
Б) образует различные природные популяции
B) обладает второй сигнальной системой
Г) может создавать искусственную среду обитания
Д) имеет первую сигнальную систему
Е) может создавать и использовать орудия труда
Станислав Владимирович Дробышевский
Научный редактор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ, к.б.н., доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ им. Ломоносова
Достающее звено
Специально для портала "Антропогенез.РУ".
Авторский проект С.Дробышевского. Электронная книга даст читателям базовую информацию о том, что известно современной науке о древней родословной человека.
Его комплекс определяется следующими основными признаками.
Расположение большого затылочного отверстия: слева направо — горилла, сахелянтроп, австралопитек африканский, Homo ergaster, современный человек.
http://warrax.net/85/m1.html
Слево направо — таз: человек, австралопитек афарский, ардипитек рамидус, шимпанзе.
Положение большого затылочного отверстия – у прямоходящих находится в центре длины основания черепа, открывается вниз; у четвероногих – в задней части основания черепа, повернуто назад. Соответственно, основание черепа укорочено у двуногих и удлинено у четвероногих. Вариант промежуточного типа известен уже у Sahelanthropus tchadensis около 6-7 млн. лет назад, а типичный для прямохождения – у Ardipithecusramidusramidus 3,9-4,4 млн. лет назад.
Строение таза – у прямоходящих таз широкий и низкий; у четвероногих таз узкий, высокий и длинный. Промежуточный вариант обнаруживается у Ardipithecus ramidus 4,4 млн. лет назад. Бипедальный вариант известен, начиная с Australopithecus afarensis3,2 млн. лет назад.
Строение длинных костей ног – у прямоходящих ноги длинные, тазобедренные суставы сильно разведены друг от друга вследствие большой ширины таза, а колени сведены вместе, так что бедренные кости при взгляде спереди наклонены, а кости голени вертикальны, стопы сближены, при взгляде сбоку колени выпрямлены; у четвероногих приматов руки длиннее ног, колени разведены в стороны "колесом" и всегда полусогнуты, стопы разнесены друг от друга, так что при двуногом хождении обезьяна двигается очень неуклюже, враскачку, компенсируя неустойчивость сильными боковыми колебаниями туловища. Обоим вариантам соответствуют определённые характерные формы коленных и голеностопных суставов. Бипедальное строение бедренных костей известно, начиная с Orrorin tugenensis6,2 млн. лет назад.
Стопа Homo habilis.
Палеонтологический музей, Москва.
Фото: А. Соколов
Строение стопы – у прямоходящих выражены продольный и поперечный своды (подъёмы) стопы, пальцы прямые, короткие, большой палец не отведён в сторону и малоподвижен; у четвероногих стопа плоская, пальцы длинные, изогнутые, подвижные, большой палец имеет хватательную функцию, может сильно отводиться в сторону, что имеет отражение в большей длине его мышц и характерной форме суставов. У Ardipithecus ramidus 4,4 млн. лет назад присутствуют своды стопы, но пальцы длинные и изогнутые, а большой палец способен отводиться далеко в сторону. В стопеAustralopithecus anamensis 4,1 млн. лет назад, судя по строению большой берцовой кости, большой палец был малоподвижен. УAustralopithecus afarensis 2,5-3,9 млн. лет назад cводы стопы хорошо выражены,большой палец мог слегка противопоставляться другим, но намного слабее, чем у современных обезьян, отпечаток ноги был почти как у современного человека. В стопе Australopithecus africanusи Paranthropus robustusбольшой палец был сильно отведён от других, пальцы были очень подвижные, строение промежуточное между обезьянами и человеком.
Особенности прямохождения
У всех австралопитеков пальцы стопы были достаточно длинные и изогнутые. У Homo habilisстопа уплощённая, без выраженного свода, но пальцы прямые, короткие, абольшой палец полностью приведён к остальным.
Строение рук – у полностью прямоходящих гоминид руки не приспособлены к хождению по земле или лазанию по деревьям, руки короткие, фаланги пальцев прямые; у разных приматов имеются многочисленные морфологические адаптации к цеплянию за ветви (включая варианты с редукцией большого или других пальцев, или со срастанием пальцев в единый "крючок"), а у высших человекообразных – к хождению по земле с опорой на фаланги согнутых пальцев (включая особую скошенность суставной поверхности лучевой кости). Черты приспособления к хождению по земле или лазанию по деревьям есть у австралопитековOrrorintugenensis, Ardipithecuskadabba, Ardipithecusramidus, Australopithecusanamensis, Australopithecusafarensis, Australopithecusafricanus, Paranthropusrobustus и даже Homohabilis. В частности, не исключено, что Australopithecusanamensis часто передвигались на четвереньках с опорой на фаланги согнутых пальцев.
Строение позвоночника – у прямоходящих позвоночник ориентирован вертикально и имеет характерные изгибы – лордозы вперёд и кифозы назад, размеры позвонков закономерно увеличиваются сверху-вниз, крестец широкий и короткий; у четвероногих нет шейного и поясничного лордозов, а размеры позвонков различаются не столь закономерно, крестец узкий и длинный. У австралопитеков Australopithecusafarensis и Australopithecusafricanus изгибы, вероятно, были как у современного человека, но некоторые детали строения позвонков (например, вытянутость тела позвонков спереди-назад) сближают их с обезьянами. Строение крестца у известных австралопитеков – начиная с Ardipithecusramidus и Australopithecusafarensis – типично гоминидное.
Назад: Что отличает нас от обезьян? Уникальные признаки человека
Задания уровня А.
Выберите один правильный ответ из четырех предложенных.
А1. О принадлежности человека к классу Млекопитающие свидетельствует
4) волосяной покров и живорождение
А2. Человека относят к отряду
2) Приматы
А3. Рудимент человека
1) аппендикс
А4. Прародина человека
4) Восточная Африка
А5. Анатомический признак человека, связанный с прямохождением
2) пружинная стопа
А6. Для эволюции человека характерно
3) единство действия биологических и социальных факторов
А7. Общим предком человекообразных обезьян и человека является
3) дриопитек
А8. К современному человеку относится
3) кроманьонец
А9. К древнейшим людям относится
3) австралопитек
А10. Биологическим фактором эволюции человека является
4) естественный отбор
А11. Предком человека является
4) ни одна из перечисленных обезьян
А12. Человека отличается от всех других животных
3) наличием второй сигнальной системы
Задания уровня В.
Выберите три правильных ответа из шести предложенных.
II. Новый материал
Приспособления к древесному образу жизни у предковых приматов и современных человекообразных обезьян
2) все конечности имеют по пять пальцев
4) сильное развитие двигательных отделов мозга
6) сильное развитие плечевого пояса
В2. Отличительные черты человека (по сравнению с человекообразными обезьянами)
1) подбородочный выступ на нижней челюсти
2) стопа с сильное развитым большим пальцем, имеющего своды
4) относительно сильное развитие мозгового черепа
В3. Данные сравнительной эмбриологии, доказывающие животное происхождение человека
2) червеобразный отросток слепой кишки
3) двухкамерное сердце у двухнедельного эмбриона
Установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов.
В4. Установите соответствие между признаками человека и систематической группой, для которой они характерны.
А) потовые и сальное железы кожи
Б) нервная трубка на спинной стороне тела
В) сердце на брюшной стороне тела
Г) наличие ключицы
Д) бехъядерные эритроциты
Е) расширенные конечные фаланги пальцев с ногтями
СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ ГРУППА
1) признаки, свидетельствующие о принадлежности человека к типу Хордовые
2) призаки, свидетельствующие о принадлежности человека к классу Млекопитающие
3) признаки, свидетельствующие о принадлежности человека к отряду Приматы
В5. Установите соответствие между признаками и группой, к которой они относятся.
ПРИЗНАКИ
А) копчик
Б) остатки мигательной перепонки глаза
В) лишние поры молочных желез
Г) червеобразный отросток слепой кишки
Д) сплошной волосяной покров на лице
Е) мышцы ушной раковины
1) рудиментарные органы
2) атавизмы
В6. Установите соответствие между факторами исторического развития человека и группой, к которой они относятся.
А) мутационная изменчивость
Б) трудовая деятельность
В) естественный отбор
Г) изоляция
Д) дрейф генов
Е) общественный образ жизни
1) биологические факторы
2) социальные факторы
В7. Установите соответствие между признаками и расами, для которых они характерны.
ПРИЗНАКИ
А) эпикантус
Б) курчавые волосы
В) узкий разрез глаз
Г) неширокий, сильно выступающий нос
Д) широкие скулы
Е) толстые губы
1) австрало-негроидная
2) многолоидная
3) европеоидная
Установите правильную последовательность биологический процессов, явлений, практический действий.
В8. Установите последовательность этапов появления и эволюции человека, начиная с наиболее древнего.
А) питекантроп
Б) кроманьонец
В) дриопитек
Г) австралопитек
Д) неандерталец
В9. Определите систематическое положение человека как биологического вида, расположив таксоны в необходимой последовательности, начиная с вида.
А) члеовек
Б) приматы
В) человек разумный
Г) млекопитающие
Е) позвоночные
Ж) плацентраные
З) хордовые
Особенности прямохождения
В процессе эволюции человека постепенно сформировались признаки прямохождения: сбалансированная посадка головы, S-образный позвоночник, сводчатая стопа, широкий таз, широкая и плоская грудная клетка, массивные кости нижних конечностей, ориентация лопаток во фронтальной плоскости. S-образный позвоночник является своеобразным амортизатором при осевых нагрузках.
Как известно, выделяют изгиб вперёд в шейном отделе - шейный лордоз, изгиб назад в грудном отделе - грудной кифоз, изгиб вперёд в поясничном отделе - поясничный лордоз. За счёт естественных изгибов увеличивается прочность позвоночника к осевой нагрузке. При резких и чрезмерных нагрузках позвоночник как бы «складывается» в S-образную форму, предохраняя диски и связки позвоночника от травмы, а затем расправляется как пружина.
Прямостоящий скелет позволяет человеку передвигаться, в отличие от других животных, на двух ногах, перенося вес с пятки на передний отдел стопы, что превращает каждый шаг в упражнение по балансированию. Нагрузка передаётся через большеберцовую кость. Точка опоры приходиться на носок Усилие создаётся ахиллесовым сухожилием, которое при сокращении мышц икры, поднимает пятку Своды стопы «гасят» инерционные нагрузки при приземлении, которые достигают до 200 % веса тела. Естественная, сбалансированная посадка головы, позволяет длинным осям орбит быть обращёнными вперёд. Это отличительный признак человека от его человекообразных «собратьев», у которых голова подвешена на затылочных мышцах (антропологи определяют положение головы по строению основания черепа и шейных позвонков).
Стопа человека: чудо прямохождения
Сбалансированное положение головы исключает растяжение задних связок шеи и необходимость постоянного напряжения мышц шеи, главным образом, в отличие от животных, - мышцы - верхней трапеции. В процессе исторического развития человечество прошло сложный путь.
Признаки прямохождения: сбалансированная посадка головы, S-образный позвоночник, сводчатая стопа, широкий таз, широкая и плоская грудная клетка, массивные кости нижних конечностей, ориентация лопаток во фронтальной плоскости.
С развитием цивилизации изменялись требования к опорно-двигательной системе. Если древние люди находились или в вертикальном или в горизонтальном положении (охотились, собирали, воевали, лежали, отдыхая), то уже в XVII столетии 10 % населения выполняли сидячую работу. В XXI столетии число таких работников увеличилось до 90 %. В процессе эволюции человек перестал приспосабливаться к окружающей среде и стал приспосабливать среду к себе, и это не могло не сказаться на осанке. Изобретение скамьи, стула (это вероятно XV век) существенно изменило биомеханику человека, появилась новая проблема - «осанка сидящего на стуле». Современный человек большую часть своего времени проводит сидя на работе, дома, в транспорте, работая, обучаясь, отдыхая, ожидая, принимая пищу.
Поза «сидя», - оптимальная для выполнения конторской работы и обучения, является тяжким испытанием для опорно-двигательной системы. Именно в этой позе чаще всего страдает осанка. Именно длительная поза сидя является причиной боли в спине, и причиной различных заболеваний. 18 век - век массового школьного обучения. Этот прогрессивный исторический процесс имеет и оборотную сторону. По данным российского института детской ортопедии у 40-80 % детей выявляются нарушения осанки, а у 3 %-10 % из них - различные искривления позвоночника так называемые школьные сколиозы.
С развитием цивилизации изменяются содержание, организация и методы людского труда. Офисные работники - новая массовая профессия, численность которых составляет более 60 % всего работающего населения. Необходимость длительного соблюдения сидячей рабочей позы (работая за компьютером, с документами, с клиентами) приводит к росту числа заболеваний опорно-двигательной системы взрослого населения. Число таких заболеваний неуклонно растёт, они молодеют и эта тенденция, вероятно, сохранится в обозримом будущем.
Один из наиболее важных вопросов в проблеме происхождения человека — какой из способов передвижения приматов являлся предпосылкой к двуногому хождению.
Ч.Дарвин считал, что наши предки были древесными животными.
Одна из теорий — "брахиаторная", — считала, что только брахиация могла привести к хорошему развитию ключицы, к широкой грудной клетке, к способности супинации и пронации конечностей. Согласно этой теории общий предок гоминид и понгид был брахиатором.
Сторонники другой теории — исходно четвероногого хождения — сходство рук обезьяны и человека считали конвергентным: и труд, и лазание по ветвям привели, по мнению этих исследователей, к одинаковому результату. Изучая особенности стопы у человека, обезьян и других млекопитающих — ежа, крысы, сурка и др. — они считали, что стопа человека ближе всего к типу стопы макака, т.е. у человека не было приспособлений ни к брахиации, ни к передвижению прыжками, как это считал Джонс Вуд, сторонник происхождения человека от долгопята, минуя стадию обезьян.
Брахиация в настоящее время рассматривается как крайнее приспособление к древесному образу жизни.
Одна из теорий, — теория крурации: согласно ей двуногому хождению предшествовало хождение по ветвям в полувыпрямленном положении (крурация). Некоторые авторы считают что предок человека мог при этом опираться на пальцы рук, как это делают современные крупные человекообразные обезьяны, другие авторы считают важным для возникновения двуногости вертикальное лазание.
Надо отметить, что ни один из сторонников древесной стадии не имел в виду исключительно древесную жизнь. При всей приспособленности стопы к наземному передвижению она сохраняет черты древесной локомоции предков, например, имеется мышца, отводящая первый палец. Способность к отведению первого пальца развита у многих лазающих млекопитающих, например у крысы, сумчатых и некоторых грызунов. Одной из предпосылок к развитию прямохождения, возможно, было прямосидение, которое свойственно всем приматам.
Данные палеонтологии не дают достаточных материалов для разрешения этой дискуссии. Египтопитек, вероятно, был четвероногой древесной обезьяной, сходной с ревуном, он подвешивался к веткам кистями и стопами. Дриопитек, проконсул, плиопитек имеют генерализованный скелет, сходный с широконосыми, тонкотелыми и человекообразными обезьянами. Строение их плечевого сустава показывает большую свободу руки. Локомоция их могла включать и брахиацию. Считают, что группа миоценовых гоминоидов была неоднородной по развитию локомоции, плиопитек был древесным четвероногим, проконсул — полубрахиатором, дриопитек — ходил на суставах передних конечностей. У миоценовых гоминоидов обнаруживаются признаки выпрямления тела, но только начальные признаки. У некоторых более поздних форм — например ореопитека — наблюдается более выпрямленное положение тела. Об этом свидетельствуют пять массивных поясничных позвонков, структура верхнего конца бедра, большая ширина подвздошной кости и другие признаки. В передней конечности были и признаки брахиации — передвижения на руках: это удлинение передней конечности, подвижность запястного сустава, изогнутость фаланг и пясти. У современных понгид сохранился брахиаторный комплекс. Способность рук к размаху до 180 градусов, к широкой пронации и супинации, хватательный тип кисти с противопоставлением первого пальца являются важной аргументацией в пользу древесной стадии приматов.
В процессе антропогенеза черты брахиаторной специализации могли вытесняться, но еще сохранялись у ранних австралопитековых. У них передние конечности длиннее задних, фаланги пальцев ног длинные и изогнутые, по строению скелета они сходны с человекообразными обезьянами.
Способность к выпрямленному положению тела является одной из основных особенностей приматов. По некоторым предположениям, исходным типом локомоции было вертикальное цепляние и прыгание. Все современные приматы при сидении принимают выпрямленное положение тела и многие способны к вертикальным формам передвижения, в том числе и к двуногости, особенно хорошо эта способность выражена у человекообразных обезьян, у которых увеличивается опорная роль задней конечности. Однако двуногое передвижение человекообразных обезьян — это двуногое передвижение четвероногого животного, ставшего на две ноги. Тело при этом наклонено вперед, позвоночник изогнут, поясничный лордоз отсутствует. При выпрямлении тела оно запрокидывается назад вместе с тазом. Нижние конечности согнуты в коленных суставах, отсутствует вращательное движение таза, и тело как бы переваливается при каждом шаге.
http://otvet.mail.ru/question/13315969
http://www.examens.ru/otvet/8/9/680.html
http://www.sunhome.ru/journal/16241
http://medbiol.ru/medbiol/antrop/00010554.htm
Ученые Ливерпульского университета пришли к выводу, что развилась у наших предков еще до того, как они отказались от древесного образа жизни и перешли к обитанию на земле. Сенсационное открытие привело исследователей к еще одному важному выводу: по словам британских биологов, хождение на двух ногах всегда было особенностью поведения больших обезьян, а предки человека никогда не проходили через стадию хождения на четвереньках.
На протяжении десятилетий антропологи были убеждены, что прямохождение является уникальным качеством homo sapiens и его ближайших предков - homo habilis (человек умелый) и homo erectus (человек прямоходящий). Однако ученые, изучавшие поведение единственных больших обезьян, ведущих древесный образ жизни, - орангутанов, живущих на острове Суматра, - обнаружили у них ту же самую способность. Правда, вертикальное положение туловища орангутаны используют для передвижения не по земле, а по ветвям деревьев.
«Гипотез возникновения двуногого хождения (бипедии) немало, - рассказал нашему изданию ведущий научный сотрудник Института и Музея антропологии МГУ кандидат биологических наук Виталий Харитонов. - В соответствии с одной из них комплекс анатомических способностей, необходимых для прямохождения, развился у предков человека уже после того, как он поменял среду обитания: перешел от древесного образа жизни к наземному. Согласно другой точке зрения, наш предок действительно мог обучаться прямохождению уже во время жизни на деревьях. Это две альтернативные друг другу гипотезы. Точно можно указать лишь время, когда совершился переход к бипедии: на сегодняшний день древность австралопитеков, являющихся первыми членами нашего эволюционного ствола, по данным археологических находок, достигает 6-7 млн лет. Кости австралопитеков, живших в эту эпоху, уже имеют особенности, связанные с прямохождением». Однако оно, вероятно, было эпизодическим: древние австралопитеки в основном передвигались на четырех ногах, но в случае необходимости могли стоять и только на задних конечностях. «Вполне возможно, что прямохождение встречалось и раньше, однако переход австралопитеков к бипедии как предпочтительному способу передвижения начинается именно 6-7 млн лет назад, - рассказывает г-н Харитонов. - А уже 2-3 млн лет назад у африканских австралопитеков все признаки, необходимые для бипедии, объединились в единый анатомический комплекс».
Орангутаны, за поведением которых наблюдали ученые Университета Ливерпуля, держат торс вертикально, а передвигаясь по гибким ветвям, которые упруги, как мягкая почва, захватывают их пальцами ног. От падения обезьяну страхуют передние конечности, которыми орангутан держится за высокие ветви. Это, как видно, оптимальный для орангутанов способ перемещения по веткам.
«Все человекообразные приматы склонны к прямохождению, - Причина лежит в условиях обитания: на открытых пространствах саванны примат не может укрыться от хищника с той же легкостью, как в тропическом лесу. Наличие перманентной опасности потребовало от приматов ряда социобиологических адаптаций: сюда можно отнести не только прямохождение, но и навыки социальной коммуникации, впоследствии давшие начало сперва невербальной, а затем вербальной речи».
«Прямохождение очень эффективно по ряду своих качеств, - говорит Виталий Харитонов. - Во-первых, в условиях африканской саванны этот способ дает возможность уйти от перегрева: площадь, на которую падают лучи солнца, становится меньше. Во-вторых, наличие свободных передних конечностей позволяет самке нести детеныша. В-третьих, обзор у двуногого животного гораздо больше, чем у четвероногого: встав на две ноги, обезьяны научились замечать хищника еще издали».
Скорее всего, австралопитеки уже пользовались орудиями труда: палками, дубинами, камнями, крупными костями животных. Правда, изготавливать их они еще не умели: эти отдаленные предки человека лишь подбирали их в природе, но совершенно не могли обрабатывать. Вот почему никаких следов искусственной обработки на находках этой эпохи нет.
«Теория о развитии прямохождения во время жизни приматов на деревьях имеет право на жизнь, - рассказал РБК daily завлабораторией антропологии Института этнологии и антропологии РАН Сергей Васильев. - Недаром и многие современные приматы способны держаться на задних ногах». Есть и третья, весьма правдоподобная версия развития бипедии: наша предковая форма, предшествующая двуногим приматам, передвигалась не на четырех конечностях, а тем же самым способом, как и современные человекообразные обезьяны Африки, - они стоят на двух задних конечностях, опираясь на землю лишь пальцами кистей рук, которыми они как бы помогают ногам. В соответствии с этой гипотезой подобный способ передвижения был стартовым для наших предков.
«Есть и четвертая, очень модная в последнее время гипотеза, - отмечает Виталий Харитонов.
Тема 4. Опорно-двигательная система
Согласно ей, наши предшественники, испытывавшие постоянную нужду в воде, часто заходили в водоемы, невольно распрямляясь, чтобы держать голову над поверхностью. Поскольку пища, находимая в водоемах, - моллюски, рыба и т.д. - составляла важную часть рациона наших предков, приматы постепенно переходили к прямохождению».
Большинство антропологов все же полагают, что навыки вертикального хождения выработались у человека именно тогда, когда наши предки спустились с деревьев в связи с
Прямохождение
Особенности строения скелета человека, которые он приобрел в процессе эволюции, связаны с прямохождением и использованием верхних конечностей - рук - в качестве органа труда.
Эти особенности следующие:
- Мозговая часть черепа преобладает по объему над лицевой в 4 раза, в то время как у приматов это соотношение равно 1:1.
- Нижняя челюсть дугообразная, с выступающим подбородком, что связано с развитием мускулатуры языка и речевой деятельностью.
- Позвоночник имеет 4 изгиба: два вперед - шейный и поясничный лордозы и два назад - грудной и крестцовый кифозы, благодаря которым он приобрел S-образную форму и пружинит при ходьбе.
- Масса тел позвонков увеличивается в направлении от шейного к поясничному отделу, что связано с возрастанием нагрузки на позвонки нижних отделов позвоночника.
- Грудная клетка плоская и широкая.
- Таз массивный, чашеобразный, поддерживает лежащие над ним органы и является опорой для нижних конечностей.
- Кости верхних конечностей легче, подвижнее и короче нижних. Устойчивое положение туловища обеспечивается укорочением позвоночника. Большой палец кисти противопоставлен остальным.
- Кости стопы образуют свод, смягчающий толчки тела при ходьбе.
Прямохождение
Цикл ходьбы: опора на одну ногу - двуопорный период - опора на другую ногу...
Ходьба человека - наиболее естественная локомоция человека.
Существуют и другие определения, характеризующие эту локомоцию:
«…синергии, охватыващие всю мускулатуру и весь двигательный аппарат сверху донизу»
«…циклический акт, то есть движение, в котором периодически повторяются вновь и вновь одни и те же фазы».
- Ходьба - это двигательное действие, результат реализации двигательного стереотипа , комплекса безусловных и условных рефлексов .
- Ходьба - это двигательный навык , который представляет собой цепь последовательно закреплённых условно рефлекторных двигательных действий, которые выполняются автоматически без участия сознания.
Близкие по значению слова:
- en:gait - ходьба.
- «походка » en:walking - особенности поз и движений при ходьбе, характерный для конкретного человека.
- «Осанка » en:Posture - привычное положение тела человека в покое и движении, в том числе при ходьбе.
Виды ходьбы
| как естественной локомоции : | как спортивной и оздоровительной локомоции: | как военно-прикладной локомоции |
|---|---|---|
|
|
Маршировка (eng.) (организованная ходьба, упражнение в мерном хождении правильными построенными рядами) |
Не следует путать виды ходьбы с видами походки . Ходьба - двигательный акт, разновидность двигательной активности. Походка - особенность ходьбы человека, «манера ходить»
Задачи ходьбы
Задачи ходьбы как важной локомоторной функции:
- Безопасное линейное поступательное перемещение тела вперёд (главная задача).
- Удержание вертикального баланса, предотвращение падения при движении.
- Сохранение энергии, использование минимального количества энергии за счёт её перераспределения в течение цикла шага.
- Обеспечение плавности передвижения (резкие движения могут являться причиной повреждения).
- Адаптация походки для устранения болезненных движений и усилий.
- Сохранение походки при внешних возмущающих воздействиях или при изменении плана движений (Стабильность ходьбы).
- Устойчивость к возможным иннервационым и биомеханическим нарушениям.
- Оптимизация передвижения, прежде всего, повышение эффективности безопасного перемещения центра тяжести масс с наименьшим расходом энергии.
Параметры ходьбы
Общие параметры ходьбы
Наиболее общими параметрами, характеризующими ходьбу, являются линия перемещения центра масс тела, длина шага, длина двойного шага, угол разворота стопы, база опоры, скорость перемещения и ритмичность.
- База опоры - это расстояние между двумя параллельными линиями, проведёнными через центры опоры пяток параллельно линии перемещения .
- Короткий шаг - это расстояние между точкой опоры пятки одной ноги и центром опоры пятки контралатеральной ноги.
- Разворот стопы - это угол, образованный линией перемещения и линией, проходящей через середину стопы: через центр опоры пятки и точку между 1 и 2 пальцем.
- Ритмичность ходьбы - отношение длительности переносной фазы одной ноги к длительности переносной фазы другой ноги.
- Скорость ходьбы - число больших шагов в единицу времени. Измеряется в единицах: шаг в минуту или км. в час. Для взрослого - 113 шагов в минуту.
Биомеханика ходьбы
Ходьбу при различных заболеваниях изучает раздел медицины - клиническая биомеханика ; ходьбу как средство достижения спортивного результата или повышения уровня физической подготовленности изучает раздел физической культуры - спортивная биомеханика . Ходьбу изучают многие другие науки: компьютерная биомеханика , театральное и балетное искусство, военное дело . Основой для изучения всех биомеханических наук является биомеханика ходьбы здорового человека в естественных условиях. Ходьбу рассматривают с позиции единства биомеханических и нейрофизиологических процессов, которые определяют функционирование локомоторной системы человека .
Биомеханическая структура ходьбы = + + +
Временная структура ходьбы, обычно основана на анализе результатов подографии. Подография позволяет регистрировать моменты контакта различных отделов стопы с опорой. На этом основании определяют временные фазы шага.
Кинематику ходьбы изучают с использованием контактных и бесконтактных датчиков измерения углов в суставах (гониометрия), а так же с применением гироскопов - приборов, позволяющих определить угол наклона сегмента тела относительно линии гравитации. Важным методом в исследовании кинематики ходьбы является методика циклографии - метод регистрации координат светящихся точек, расположенных на сегментах тела.
Динамические характеристики ходьбы изучают с применением динамографической (силовой) платформы. При опоре силовую платформу регистрируют вертикальную реакцию опоры, а также горизонтальные её составляющие. Для регистрации давления отдельных участков стопы применяют датчики давления или тензодатчики , вмонтированные в подошву обуви.
Физиологические параметры ходьбы регистрируют при помощи методики электромиографии - регистрации биопотенциалов мышц. Электромиография, сопоставленная с данными методик оценки временной характеристики, кинематики и динамики ходьбы, является основой биомеханического и инервационного анализа ходьбы.
Временна́я структура ходьбы
Простая двухконтактная подограмма
Основной метод исследования временно́й структуры - метод подографии. Например исследование ходьбы с применением самой простой, двухконтактной электроподографии заключается в использовании контактов в подошве специальной обуви, которые замыкаются при опоре на биомеханическую дорожку. На рисунке изображена ходьба в специальной обуви с двумя контактами в области пятки и переднего отдела стопы . Период замыкания контакта регистрируется и анализируется прибором: замыкание заднего контакта - опора на пятку, замыкание заднего и переднего - опора на всю стопу, замыкание переднего контакта - опора на передний отдел стопы. На этом основании строят график длительности каждого контакта для каждой ноги.
Временная структура шага
Основные методы исследования: циклография, гониометрия и оценка движения сегмента тела при помощи гироскопа .
Метод циклографии позволяет регистрировать изменение координат светящихся точек тела в системе координат.
Гониометрия - изменение угла сустава прямым методом с применением угловых датчиков и неконтактным по данным анализа циклограммы.
Кроме того, применяют специальные датчики гироскопы и акселерометры . Гироскоп позволяет регистрировать угол поворота сегмента тела, к которому он прикреплен, вокруг одной из осей вращения, условно названной осью отсчета. Обычно гироскопы применяют для оценки движения тазового и плечевого пояса, при этом последовательно регистрируют направление движения в трех анатомических плоскостях - фронтальной, сагиттальной и горизонтальной.
Оценка результатов позволяет определить в любой момент шага угол поворота таза и плечевого пояса в сторону, вперед или назад, а также поворот вокруг продольной оси. В специальных исследованиях применяют акселерометры для измерения в данном случае тангенциального ускорения голени.
Для исследования ходьбы используют специальную биомеханическую дорожку, покрытую электропроводным слоем. Важную информацию получают при проведении традиционного в биомеханике циклографического исследования, которое, как известно, основано на регистрации методом видео - кинофотосъёмки координат светящихся маркеров, расположенных на теле испытуемого.
Динамика ходьбы
Динамика ходьбы не может быть изучена методом прямого измерения силы , которая продуцируется работающими мышцами. До настоящего времени отсутствуют доступные для широкого использования методики измерения момента силы живой мышцы, сухожилия или сустава. Хотя следует отметить, что прямой метод, метод имплантации датчиков силы и давления непосредственно в мышцу или сухожилие применяется в специальных лабораториях. Прямой метод исследования вращающего момента осуществляется также при использовании датчиков в протезах нижних конечностей и в эндопротезах суставов. Представление о силах, воздействующих на человека при ходьбе, может быть получено или в определении усилия в центре масс всего тела, или путём регистрации опорных реакций. Практически, силы мышечной тяги при циклическом движении можно оценить, только, решая задачу обратной динамики. То есть зная скорость и ускорение движущегося сегмента, а также его массу и центр масс , мы можем определить силу , которая вызывает это движение, следуя второму закону Ньютона (сила прямо пропорциональна массе тела и ускорению).
Реальные силы при ходьбе, которые можно измерить - это силы реакции опоры. Сопоставление силы реакции опоры и кинематики шага позволяют оценить величину вращающего момента сустава. Расчет вращающего момента мышцы может быть произведён исходя из сопоставления кинематических параметров, точки приложения реакции опоры и биоэлектрической активности мышцы.
Сила реакции опоры
Сила реакции опоры - сила, действующая на тело со стороны опоры. Эта сила равна и противоположна той силе, которую оказывает тело на опору.
Вертикальная составляющая силы реакции опоры
Вертикальная составляющая вектора опорной реакции.
График вертикальной составляющей опорной реакции при ходьбе в норме имеет вид плавной симметричной двугорбой кривой. Первый максимум кривой соответствует интервалу времени, когда в результате переноса тяжести тела на опорную ногу происходит передний толчок, второй максимум (задний толчок) отражает активное отталкивание ноги от опорной поверхности и вызывает продвижение тела вверх, вперёд и в сторону опорной конечности. Оба максимума расположены выше уровня веса тела и составляют соответственно при медленном темпе примерно 100 % от веса тела , при произвольном темпе 120 %, при быстром - 150 % и 140 %. Минимум опорной реакции расположен симметрично между ними ниже линии веса тела. Возникновение минимума обусловлено задним толчком другой ноги и последующим ее переносом; при этом появляется сила, направленная вверх, которая вычитается из веса тела. Минимум опорной реакции при разных темпах составляет от веса тела соответственно: при медленном темпе - примерно 100 %, при произвольном темпе 70 %, при быстром - 40 %. Таким образом, общая тенденция при увеличении темпа ходьбы состоит в росте значений переднего и заднего толчков и снижении минимума вертикальной составляющей опорной реакции.
Продольная составляющая силы реакции опоры
Продольная составляющая вектора опорной реакции это, по сути, срезывающая сила равная силе трения, которая удерживает стопу от переднезаднего скольжения. На рисунке изображён график зависимости продольной опорной реакции в зависимости от длительности цикла шага при быстром темпе ходьбы (оранжевая кривая), при среднем темпе (пурпурная) и медленном темпе (синяя).
Точка приложения силы реакции опоры
Реакция опоры - эти силы приложенные к стопе. Вступая в контакт с поверхностью опоры, стопа испытывает давление со стороны опоры, равное и противоположное тому, которое стопа оказывает на опору. Это и есть реакция опоры стопы. Эти силы неравномерно распределяются по контактной поверхности. Как и все сила такого рода их можно изобразить в виде результирующего вектора, который имеет величину и точку приложения.
Точка приложения вектора реакции опоры на стопу иначе называется центром давления. Это важно, для того чтобы знать, где находится точка приложения сил, действующих на тело со стороны опоры. При исследовании на силовой платформе эта точка называется точкой приложения силы реакции опоры.
Траектория приложения силы реакции опоры
Основные биомеханические фазы
Анализ кинематики, опорных реакций и работы мышц различных частей тела убедительно показывает, что в течение цикла ходьбы происходит закономерная смена биомеханических событий. «Ходьба здоровых людей, несмотря на ряд индивидуальных особенностей, имеет типичную и устойчивую биомеханическую и иннервационную структуру, то есть определённую пространственно-временную характеристику движений и работы мышц» .
Полный цикл ходьбы - период двойного шага - слагается для каждой ноги из фазы опоры и фазы переноса конечности.
При ходьбе человек последовательно опирается то на одну, то на другую ногу. Эта нога называется опорной. Контралатеральная нога в этот момент выносится вперед (Это - переносная нога). Период переноса ноги называется «фаза переноса». Полный цикл ходьбы - период двойного шага - слагается для каждой ноги из фазы опоры и фазы переноса конечности. В опорный период активное мышечное усилие конечностей создаёт динамические толчки, сообщающие центру тяжести тела ускорение , необходимое для поступательного движения. При ходьбе в среднем темпе фаза опоры длится примерно 60 % от цикла двойного шага, фаза переноса примерно 40 %.
Началом двойного шага принято считать момент контакта пятки с опорой. В норме приземление пятки осуществляется на её наружный отдел. С этого момента эта (правая) нога считается опорной. Иначе эту фазу ходьбы называют передний толчок - результат взаимодействия силы тяжести движущегося человека с опорой. На плоскости опоры при этом возникает опорная реакция, вертикальная составляющая которой превышает массу тела человека. Тазобедренный сустав находится в положении сгибания, нога выпрямлена в коленном суставе, стопа в положении лёгкого тыльного сгибания. Следующая фаза ходьбы - опора на всю стопу. Вес тела распределяется на передний и задний отдел опорной стопы. Другая, в данном случае - левая нога, сохраняет контакт с опорой. Тазобедренный сустав сохраняет положение сгибания, колено подгибается, смягчая силу инерции тела, стопа принимает среднее положение между тыльным и подошвенным сгибанием. Затем голень наклоняется вперёд, колено полностью разгибается, центр масс тела продвигается вперед. В этот период шага перемещение центра масс тела происходит без активного участия мышц, за счёт силы инерции . Опора на передний отдел стопы. Примерно через 65 % времени двойного шага, в конце интервала опоры, происходит отталкивание тела вперёд и вверх за счёт активного подошвенного сгибания стопы - реализуется задний толчок. Центр масс перемещается вперёд в результате активного сокращения мышц. Следующая стадия - фаза переноса характеризуется отрывом ноги и перемещением центра масс под влиянием силы инерции. В середине этой фазы, все крупные суставы ноги находятся в положении максимального сгибания. Цикл ходьбы завершается моментом контакта пятки с опорой. В циклической последовательности ходьбы выделяют моменты, когда с опорой соприкасаются только одна нога («одноопорный период») и обе ноги, когда вынесенная вперед конечность уже коснулась опоры, а расположенная сзади ещё не оторвалась («двуопорная фаза»). С увеличением темпа ходьбы «двуопорные периоды» укорачиваются и совсем исчезают при переходе в бег . Таким образом, по кинематическим параметрам, ходьба от бега отличается наличием двуопорной фазы.
Эффективность ходьбы
Основной механизм, определяющий эффективность ходьбы - это перемещение общего центра масс.
перемещение ОЦМ, Трансформация кинетической (T k) и потенциальной (E p) энергии
Перемещение общего центра масс (ОЦМ) представляет собой типичный синусоидальный процесс с частотой соответствующей двойному шагу в медиолатеральном направлении, и с удвоенной частотой в передне-заднем и вертикальном направлении. Перемещение центра масс определяют традиционным циклографическим методом, обозначив общий центр масс на теле испытуемого светящимися точками.
Однако можно поступить проще, математическим способом, зная вертикальную составляющую силы реакции опоры. Из законов динамики ускорение вертикального перемещения равно отношению силы реакции опоры к массе тела, скорость вертикального перемещения равна отношению произведению ускорения на интервал времени, а само перемещение произведению скорости на время. Зная эти параметры, можно легко рассчитать кинетическую и потенциальную энергию каждой фазы шага. Кривые потенциальной и кинетической энергии представляют собой как бы зеркальное отражение друг друга и имеют фазовый сдвиг примерно в 180°. Известно, что маятник имеет максимум потенциальной энергии в высшей точке и превращает её в кинетическую, отклоняясь вниз. При этом некоторая часть энергии расходуется на трение . Во время ходьбы, уже в самом начале периода опоры, как только ОЦМ начинает подниматься, кинетическая энергия нашего движения превращается в потенциальную, и наоборот, переходит в кинетическую, когда ОЦМ опускается. Таким образом, сохраняется около 65 % энергии. Мышцы должны постоянно компенсировать потерю энергии, которая составляет около тридцати пяти процентов . Мышцы включаются для перемещения центра масс из нижнего положения в верхнее, восполняя утраченную энергию.
Эффективность ходьбы связана с минимизацией вертикального перемещения общего центра масс. Однако увеличение энергетики ходьбы неразрывно связано с увеличением амплитуды вертикальных перемещений, то есть при увеличении скорости шагания и длины шага неизбежно увеличивается вертикальная составляющая перемещения центра масс.
На протяжении опорной фазы шага наблюдается постоянные компенсирующие движения, которые минимизируют вертикальные перемещения и обеспечивают плавность ходьбы.
Тестирование по теме «Происхождение человека»
1 . Способность к изготовлению орудий труда проявилась впервые в антропогенезе1) у дриопитеков 2) у австралопитеков 3) у гиббонов 4) у питекантропов
2 . Начальные этапы развития искусства обнаружены в антропогенезе
1) у синантропов 2) у кроманьонцев 3) у австралопитеков 4) у питекантропов
3. Сходство человека и млекопитающих свидетельствует
1)об их родстве и общем плане строения 2) одинаковом количестве хромосом 3) их конвергентном сходстве 4) их происхождении от разных предков
4. Наличие у человека выроста слепой кишки - аппендикса - одно из доказательств
1)усложнения строения человека по сравнению с животными
2) его участия в углеводном обмене 3) его участия в обмене белков
4) родства человека и млекопитающих животных
5. У двухмесячного плода человека и детенышей высших приматов несколько пар сосков, а у взрослого человека только одна пара, что свидетельствует о родстве человека
1) с рыбами 2) с земноводными 3) с пресмыкающимися4) с млекопитающими
6 . Для человека, как и для других млекопитающих, характерно живорождение, выкармливание детенышей молоком, что свидетельствует
1) о более высоком уровне развития человека 2) о дивергентной эволюции
3) о развитии класса Млекопитающие в процессе эволюции
4) о родстве человека и млекопитающих животных
7 . Череп человека отличается от черепа других млекопитающих
1) наличием только одной подвижной кости - нижней челюсти
2) наличием швов между костями мозгового черепа
3) преобладающим развитием мозгового черепа над лицевым
4) строением костной ткани
8 . Увеличение размеров мозгового отдела черепа человека по сравнению с лицевым способствовало
1)развитию мышления 2) развитию наземного образа жизни
3) редукции волосяного покрова 4) использованию животной пищи
9 . О родстве человека и человекообразных обезьян свидетельствует
1) способность к прямохождению 2) сходство заболеваний
3) наличие у них S-образного позвоночника
4) способность к абстрактному мышлению
10. Человек и человекообразные обезьяны
1) имеют абстрактное мышление 2) способны к трудовой деятельности
3) имеют сходные группы крови 4) ведут общественный образ жизни
11 . В скелете человека в отличие от человекообразных обезьян наблюдается
увеличение 1) мозгового отдела черепа 2) лицевого отдела черепа
3) шейного отдела позвоночника 4) хвостового отдела позвоночника
12. У человека в связи с прямохождением
1) сформировался свод стопы 2) когти превратились в ногти 3) срослись фаланги пальцев 4) большой палец противопоставлен остальным
13. Расовые различия у людей сформировались под влиянием факторов
1) социальных 2) антропогенных3) географических 4) ограничивающих
14. Все расы человека объединены в один вид, что свидетельствует об их
1) едином уровне физического развития 2) генетическом единстве
5) едином социальном уровне 4) способности к наземному образу жизни
15. Какое значение имело приобретение людьми негроидной расы темного цвета кожи?
1) усиление обмена веществ 2) приспособление к жизни в морском климате
3)предохранение от воздействия ультрафиолетовых лучей
6) улучшение дыхательной функции кожи
16 . К движущим силам антропогенеза не следует относить
1) борьбу за существование 2) общественный образ жизни
3)наследственную изменчивость 4) модификационную изменчивость
17. Какой из перечисленных признаков проявляется у человека как атавизм?
1) удлиненный хвостовой отдел 2)расчлененность тела на отделы
3) дифференциация зубной системы 4) пятипалый тип конечности
18 . Трудовую деятельность, речь, мышление, сыгравших большую роль в развитии предков человека, относят к факторам эволюции
1) биологическим 2) социальным 3) антропогенным 4) абиотическим
19. Под воздействием биологических факторов эволюции у людей сформировались
1) речь и воля 2) мышление и эмоции 3)трудовая деятельность и общество
4)фенотипические признаки
20. Развитие на теле отдельных людей большого числа сосков в молочных железах - пример
1) ароморфоза 2) регенерации 3) атавизма 4) идиоадаптации
21. Появление у предков человека S-образного позвоночника, подбородочного выступа произошло под влиянием факторов
1) биологических 2) географических 3) абиотических 4) антропогенных
22. Действием только биологических факторов эволюциинельзя объяснить формирование у человека 1) свода стопы 2) S-образного позвоночника 3) зубов мудрости 4)общественного образа жизни
23. Действием только биологических факторов эволюции нельзя объяснить появление у человека
1) извилин в переднем мозге 2) сознания 3) высокого свода стопы
4) S-образного позвоночника
24 . Человека относят к классу млекопитающих, так как у него
1) внутреннее оплодотворение 2) легочное дыхание
3)четырехкамерное сердце 4) есть диафрагма, потовые и млечные железы
25. Человек в системе органического мира
1) представляет собой особый отряд класса млекопитающих
2)выделяется в особое царство, включающее наиболее высокоорганизованные живые существа
3) представляет особый вид, который входит в отряд приматов, класс млекопитающих, царство животных
4) является составной частью человеческого общества и не имеет отношения к системе органического мира
26. Какой из перечисленных признаков человека относят к атавизмам?
1) рождение человека с удлиненным хвостовым отделом
2) расчленение тела на отделы
3) дифференциация зубов 4) наличие грудной и брюшной полостей тела
27. Наличие хвоста у зародыша человека на ранней стадии развития свидетельствует о 1) возникших мутациях 2) проявлении атавизма
3)нарушении развития плода в организме 4) происхождении человека от животных
28 . Под воздействием биологических и социальных факторов происходила эволюция предков
1)птиц 2) человека 3) млекопитающих4) пресмыкающихся
29 . Биологическим фактором, обеспечивающим развитие мышления и трудовой деятельности человека на раннем этапе эволюции, считают
1) прогрессивное развитие мозга2) заботу о потомстве
3) появление четырехкамерного сердца 4) усиление легочного дыхания
30. На ранних этапах эволюции человека под контролем биологических факторов происходило формирование
1) особенностей его строения и жизнедеятельности 2) членораздельной речи
3) трудовой деятельности4) мышления, развитого сознания
31 . В процессе эволюции у человека под влиянием биологических факторов произошло формирование
1)потребности в трудовой деятельности развитого сознания
3)речи 4)сводчатой стопы
32 . Трудовая деятельность, мышление, речь, сыгравшие большую роль в развитии предков человека, относятся к факторам эволюции
социальным2) биологическим 3) антропогенным 4) биотическим
33 . Социальные факторы эволюции сыграли решающую роль в формировании у человека
1) уплощенной грудной клетки 2) прямохождения
3) членораздельной речи 4) S-образных изгибов позвоночника
34 . Прямохождение у предков человека способствовало
1) освобождению руки2) появлению речи
3) развитию многокамерного сердца 4) усилению обмена веществ
35 . Какая часть верхней конечности человека наиболее резко изменилась в процессе его эволюции? 1)плечо2) предплечье 3)кисть 4) лопатка
36
. Человек, как и человекообразные обезьяны, имеет
1)4 группы крови 2) сводчатую стопу
3)объем головного мозга 1200-1450 см 3 4) S-образный позвоночник
37. Человек, в отличие от млекопитающих животных
1) обладает возбудимостью 2) имеет кору головного мозга
3) мыслит абстрактно4) обладает раздражимостью
38. В отличие от человекообразных обезьян у человека
1) имеется резус-фактор 2) появилась рассудочная деятельность
3)имеется четырехкамерное сердце 4) развито абстрактное мышление
39.
В головном мозге человека, в отличие от других
млеко
питающих, в процессе эволюции появляются центры
1) речевые 2) обоняния и вкуса 3)слуха и зрения 4) координации движения
40 . Формирование человеческих рас шло в направлении приспособления к
1) использованию различной пищи2) наземному образу жизни
1) жизни в различных природных условиях
2) невосприимчивости к различным заболеваниям
41. О единстве, родстве человеческих рас свидетельствует
1) их приспособленность к жизни в разных климатических условиях
2) одинаковый набор хромосом, сходство их строения
3) их расселение по всему земному шару
4) их способность преобразовывать окружающую среду
42. Все виды деятельности человека относят к факторам
1)абиотическим 2) биотическим 3) антропогенным 4) периодическим
43 . Социальные факторы стали играть ведущую роль в антропогенезе начиная с:
1) питекантропов 2) синантропов 3) неандертальцев 4) кроманьонцев
44. В эпоху великого оледенения жили:
1) кроманьонцы 2) неандертальцы 3) синантропы 4) все перечисленные
45 . Человек умелый относится к:
1) древнейшим людям 2) древним людям 3) обезьянолюдям 4) новым людям
46 . К виду Homo sapiens относят:
1) австралопитеков 2) питекантропов 3) синантропов 4) никого из перечисленных
47. К древнейшим людям относят:
1) кроманьонца 2) австралопитека 3) питекантропа 4) неандертальца
48 . К современным людям относят:
1) кроманьонца 2) австралопитека 3) питекантропа 4) неандертальца
49 . Прямохождение с опорой на руки было характерно для:
1) австралопитека 2) питекантропа 3) синантропа 4) неандертальца
50 . Дальними предками приматов считают:
1) насекомоядных 2) грызунов 3) яйцекладущих 4) рукокрылых
51 . Неандерталец умел: 1) охотиться с луком2) хорошо говорить 3) производить бронзу 4) поддерживать огонь
В 1 . Установите последовательность стадий эволюции человека:
А) австралопитек Б) древнейшие люди В) дриопитек Г) новые люди
Д) древние люди Е) человек умелый
В 2 . Выберите рудименты, встречающиеся у человека:
1) копчик 2) хвост 3) аппендикс 4) густой волосяной покров тела
5) многососковость 6) третье веко
В 3 . Установите последовательность, отражающую систематическое положение вида Homo sapiens
А) класс млекопитающие Б) тип хордовые В) вид Homo sapiensГ) отряд приматы Д) подкласс плацентарные Е) семейство люди
В 4 . Укажите правильную последовательность эволюции человека:
А) неоантроп Б) архантроп В) австалопитек Г) палеоантроп
В 5 . Человек, в отличие от высших человекообразных обезьян,
A) обладает абстрактным мышлением
Б) имеет вторую сигнальную систему
B) имеет кору больших полушарий
Г) создает искусственную среду обитания
Д) характеризуется поведением, основанным на безусловных рефлексах
Е) адаптируется к новым условиям жизни путем выработки условных рефлексов
С 1. Какие известны доказательства происхождения человека от животных?
С 2. Какие социальные факторы являются движущими силами антропогенеза?
Тренировочные тесты по теме «Эволюция человека»
1. В головном мозге человека, в отличие от головного мозга млекопитающих животных, имеются центры
1) речи2)обоняния 3)слуха 4)координации движения
2 . Человека относят к классу млекопитающих, так как у него
1)дыхание осуществляется с помощью легких
2)кровь течет по двум кругам кровообращения
3)передний мозг включает два полушария
4)развитие зародыша происходит в матке
3 . Переход предков человека к прямохождению способствовал
1)высвобождению рук2)появлению условных рефлексов
3)развитию четырехкамерного сердца 4)усилению обмена веществ
4. Чем череп человека отличается от черепа человекообразной обезьяны?
1)наличием лицевого и мозгового отделов
2)большим объемом мозгового отдела
3)расположением глазниц и надбровных дуг
4)способом соединения теменных и височных костей
5. У человека, в отличие от млекопитающих животных, развиты
1)абстрактное мышление2)условные рефлексы
3)разные виды торможения4)большие полушария головного мозга
6 . Кого относят к древним людям?
1)неандертальца2)питекантропа 3)синантропа 4)кроманьонца
7 . В чем состоит сходство Человека умелого и австралопитека?
1)объём мозга 1200 см 3 2)развита речь
3)прямохождение 4)умение изготавливать орудия труда
8 . Что лежит в основе расовых различий?
1)умственные способности 2)социальные возможности
3)биологические наследственные различия
4)уровень эволюционного развития
9 . В чём проявляется сходство человека и человекообразных обезьян?
1)сводчатая стопа2)развито абстрактное мышление
3)отсутствует волосяной покров на лице 4) 4 изгиба позвоночника
10. В чём состоит отличие древних людей от древнейших?
1)пользовались огнём 2)изготавливали орудия труда
3)прямохождение 4)речь в форме лепета
11 . Какой из признаков человека относится к рудиментам?
1)мышцы, двигающие ушную раковину 2)хвост
3)густой волосяной покров тела 4)сильно развитые клыки
12 . Признаками какой расы являются высокий и длинный нос, кожа с небольшим количеством меланина, нетолстые губы, хорошо развитый у мужчин волосяной покров на лице?
1)австралоидной2)европеоидной3)монголоидной 4)негроидной
13 . Что НЕ относят к рудиментам человека?
1) остаток третьего века 2)аппендикс
3)многососковость 4)зубы «мудрости»
14 . Что НЕ относят к атавизмам человека?
1)аппендикс2)хвост 3)многососковость 4)волосяной покров на лице
15. У человека передние конечности хватательного типа (первый палец противопоставлен остальным), как у всех
1)хордовых2)млекопитающих3)плацентарных4)приматов
16 . Какой из признаков человека относится к атавизмам?
1)аппендикс 2)хвост3)зубы мудрости4)третье веко
17 . Первые примитивные орудия труда изготовил
1)австралопитек2)Человек умелый3)неандерталец 4) кроманьонец
18 . Первые представители вида Человек разумный
1)дриопитеки2)австралопитеки3)неандертальцы 4)кроманьоньцы
19 . Человек как биологический вид возник в результате:
1)социальной эволюции 2)эволюции органического мира
3)развития способности к труду 4)появления рассудочной деятельности
В 1 . Установите последовательность, отражающую систематическое положение вида Человек разумный в классификации животных, начиная с наименьшей категории:
A)класс МлекопитающиеБ) семейство ЛюдиB)отряд Приматы
Г) тип Хордовые Д) вид Человек разумный Е) род Человек
В 2 . У человека к рудиментам относятся:
1)третье веко2)густой волосяной покров тела3)многососковость
4)копчик5)аппендикс 6) хвост
Своё Спасибо, еще не выражали..
