Развитие опорно-двигательной системы человека. "Эволюция опорно - двигательной системы животных." Эволюция двигательной системы у животных таблица

Филогенез двигательной функции лежит в основе прогрессивной эволюции животных. Поэтому уровень их организации в первую очередь зависит от характера двигательной активности, которая определяется особенностями организации опорно-двигательного аппарата, претерпевшего в типе Хордовые большие эволюционные преобразования в связи со сменой сред обитания и изменения форм локомоции. Действительно, водная среда у животных, не имеющих наружного скелета, предполагает однообразные движения за счет изгибов всего тела, в то время как жизнь на суше более способствует их перемещению с помощью конечностей.

Скелет

У хордовых скелет внутренний. По строению и функциям подразделяется на осевой, скелет конечностей и головы.

Осевой скелет

В подтипе Бесчерепные имеется только осевой скелет в виде хорды. Она построена из сильно вакуолизированных клеток, плотно прилегающих друг к другу и покрытых снаружи общими эластической и волокнистой оболочками. Упругость хорде придают тургорное давление ее клеток и прочность оболочек.

На протяжении всей жизни у позвоночных хорда сохраняется только у круглоротых и некоторых низших рыб. У всех остальных животных она редуцируется. У человека в постэмбриональном периоде сохраняются рудименты хорды в виде nucleus pulposus межпозвоночных дисков.

У всех позвоночных хорда постепенно вытесняется позвонками, развивающимися из склеротомов сомитов, и функционально заменяется позвоночным столбом. Это один из выраженных примеров гомотопной субституции органов. Формирование позвонков в филогенезе начинается с развития их дуг, охватывающих нервную трубку и становящихся местами прикрепления мышц. Начиная с хрящевых рыб обнаруживается охрящевение оболочки хорды и разрастание оснований позвонковых дуг, в результате чего формируются тела позвонков. Срастание верхних позвонковых дуг над нервной трубкой образует остистые отростки и позвоночный канал, в который заключена нервная трубка.

У рыб только два отдела позвоночника: туловищный и хвостовой. Это связано с перемещением их в воде за счет изгибов тела.

Земноводные приобретают также шейный и крестцовый отделы, представленные каждый одним позвонком. Первый обеспечивает большую подвижность головы, а второй - опору задним конечностям.

У пресмыкающихся удлиняется шейный отдел позвоночника, первые два позвонка которого подвижно соединены с черепом и обеспечивают большую подвижность головы. Появляется поясничный отдел, еще слабо отграниченный от грудного, а крестец состоит уже из двух позвонков.

Млекопитающие характеризуются стабильным количеством позвонков в шейном отделе, равным 7. В связи с большим значением в движении задних конечностей крестец образован 5-10 позвонками. Поясничный и грудной отделы четко отграничены друг от друга.

У рыб все туловищные позвонки несут ребра, не срастающиеся друг с другом и с грудиной. Они придают телу устойчивую форму и обеспечивают опору мышцам, изгибающим тело в горизонтальной плоскости. Эта функция ребер сохраняется у всех позвоночных, совершающих змеевидные движения,- у хвостатых земноводных и пресмыкающихся, поэтому у них ребра также располагаются на всех позвонках, кроме хвостовых.

У пресмыкающихся часть ребер грудного отдела срастается с грудиной, формируя грудную клетку, а у млекопитающих в состав грудной клетки входит 12-13 пар ребер.

Скелет головы

Продолжением осевого скелета спереди является осевой, или мозговой, череп, служащий для защиты головного мозга и органов чувств. Рядом с ним развивается висцеральный, или лицевой череп, образующий опору передней части пищеварительной трубки. Обе части черепа развиваются по-разному и из разных зачатков. На ранних этапах эволюции и онтогенеза они не связаны между собой.

В задней части осевого черепа в процессе развития обнаруживаются следы сегментации, поэтому считают, что он представляет собой результат слияния друг с другом закладок передних позвонков. В состав мозгового черепа включаются также закладки хрящевых капсул мезенхимального происхождения, окружающие органы слуха, обоняния и зрения. Кроме того, часть мозгового черепа (лежащая кпереди от турецкого седла), не имеющая сегментации, развивается, по-видимому, как новообразование в связи с увеличением размеров переднего мозга.

Филогенетически мозговой череп прошел три стадии развития: перепончатую, хрящевую и костную.

У круглоротых он практически весь перепончатый и не имеет передней, не сегментированной, части.

Череп хрящевых рыб почти полностью хрящевой, причем включает в себя как заднюю, первично сегментированную, часть, так и переднюю.

У костных рыб и остальных позвоночных осевой череп становится костным за счет процессов окостенения хряща в области его основания (основная, клиновидная, решетчатая кости) и за счет возникновения покровных костей в верхней его части (теменные, лобные, носовые кости).

Висцеральный череп впервые появляется также у низших позвоночных. Он формируется из мезенхимы эктодермального происхождения, которая группируется в виде сгущений, имеющих форму дужек, в промежутках между жаберными щелями глотки. Первые две дужки получают особенно сильное развитие и дают начало челюстной и подъязычной дугам взрослых животных. Следующие дуги в числе 4-5 пар выполняют опорную функцию для жабр и называются жаберными.

У хрящевых рыб впереди челюстной дуги располагаются обычно еще 1-2 пары предчелюстных дуг, имеющих рудиментарный характер.

Челюстная дуга состоит из двух хрящей. Верхний называют нёбно-квадратным, он выполняет функцию первичной верхней челюсти. Нижний, или меккелев, хрящ - первичная нижняя челюсть.

У костных рыб начинается замещение первичных челюстей вторичными, состоящими из накладных костей - челюстной и предчелюстной сверху и зубной внизу. Нёбно-квадратный и меккелев хрящи при этом уменьшаются в размерах и смещаются кзади.

Земноводные в связи с переходом к наземному существованию претерпели значительные изменения висцерального черепа. Жаберные дуги частично редуцируются, а частично, меняя функции, входят в состав хрящевого аппарата гортани. Челюстная дуга своим верхним элементом - нёбно-квадратным хрящом - срастается полностью с основанием мозгового черепа. Гиомандибулярный хрящ выполняет функцию слуховой косточки - столбика,- передающей звуковые колебания от наружного к внутреннему уху.

Для челюстного аппарата пресмыкающихся характерна более высокая степень окостенения, чем у земноводных. Часть хрящевого материала жаберных дуг входит в состав не только гортани, но и трахеи.

Нижняя челюсть млекопитающих сочленяется с височной костью сложным суставом, позволяющим не только захватывать пищу, но и совершать сложные жевательные движения.

Одна слуховая косточка - столбик,- характерная для земноводных и пресмыкающихся, уменьшаясь в размерах, превращается в стремечко, а рудименты нёбно-квадратного и меккелева хрящей, полностью выходящие из состава челюстного аппарата, преобразуются соответственно в наковаленку и молоточек. Таким образом, создается единая функциональная цепь из трех слуховых косточек в среднем ухе, характерная только для млекопитающих.

Скелет конечностей

У хордовых выделяются непарные и парные конечности. Непарные (спинные, хвостовой" и анальный плавники) являются основными органами передвижения у бесчерепных, рыб и в меньшей степени у хвостатых амфибий. У рыб возникают также парные конечности - грудные и брюшные плавники, на базе которых впоследствии развиваются парные конечности наземных четвероногих животных.

У личинок рыб, а также у современных бесчерепных вдоль тела с обеих сторон тянутся боковые кожные складки, называемые метаплевральными . Они не имеют ни скелета, ни собственной мускулатуры, выполняя пассивную роль - стабилизацию положения тела и увеличение площади брюшной поверхности, облегчающие перемещение в водной среде. Эволюция шла по пути интенсификации функций крайних отделов и ослабления функций центральных частей.

В результате из передних отделов складок развились грудные, а из задних - брюшные плавники За счет слияния оснований хрящевых лучей возникли плечевой и тазовый пояса. Остальные их участки дифференцировались в скелет свободных конечностей.

В скелете запястья сохранено правильное радиальное расположение костных элементов в 3-4 ряда, в пястье располагается 7-5 костей, а далее также радиально лежат фаланги 7-5 пальцев.

У современных земноводных количество пальцев в конечностях равно пяти или происходит их олигомеризация до четырех.

Дальнейшее прогрессивное преобразование конечностей выражается в увеличении степени подвижности соединений костей, в уменьшении количества костей в запястье сначала до трех рядов у амфибий и затем до двух - у пресмыкающихся и млекопитающих. Параллельно уменьшается также и количество фаланг пальцев. Характерно также удлинение проксимальных отделов конечности и укорочение дистальных.

Расположение конечностей в ходе эволюции также меняется. Если у рыб грудные плавники находятся на уровне первого позвонка и обращены в стороны, то у наземных позвоночных в результате усложнения ориентации в пространстве появляется шея и возникает подвижность головы, а у пресмыкающихся и особенно у млекопитающих в связи с приподнятием тела над землей передние конечности перемещаются кзади и ориентируются не горизонтально, а вертикально. То же касается и задних конечностей.

2. Мышечная система

У представителей типа Хордовые мускулатура подразделяется по характеру развития и иннервации на соматическую и висцеральную.

Соматическая мускулатура развивается из миотомов и иннервируется нервами, волокна которых выходят из спинного мозга в составе брюшных корешков спинномозговых нервов. Висцеральная мускулатура развивается из других участков мезодермы и иннервируется нервами вегетативной нервной системы. Вся соматическая мускулатура поперечно-полосата, а висцеральная может быть как поперечно-полосатой, так и гладкой.

Наиболее существенные изменения претерпела висцеральная мускулатура, связанная с висцеральными дугами передней части пищеварительной трубки. У низших позвоночных большая часть этой мускулатуры представлена общим сжимателем висцерального аппарата - m. constrictor superficialis, покрывающим всю область жаберных дуг со всех сторон. В области челюстной дуги эта мышца иннервируется тройничным нервом (V), в области подъязычной дуги - лицевым (VII), в области первой жаберной дуги - языкоглоточным (IX), наконец, ее часть, лежащая каудальнее,- блуждающим нервом (X). В связи с этим все производные соответствующих висцеральных дуг и мышц, связанных с ними, иннервируются впоследствии у всех позвоночных перечисленными нервами.

В передней части сжимателя обособляется крупная мускулатурная масса, обслуживающая челюстной аппарат. Позади висцерального аппарата дифференцируется трапециевидная мышца m. trapezius, отдельными пучками прикрепляющаяся к последним жаберным щелям и переднему краю спинного отдела плечевого пояса. Часть поверхностного сжимателя в области подъязычной дуги у пресмыкающихся разрастается, охватывает шею снизу и с боков и образует сжиматель шеи m. sphincter colli. У млекопитающих эта мышца делится на два слоя: глубокий и поверхностный. Глубокий сохраняет прежнее название, а поверхностный называется platysma myoides и располагается подкожно. Эти две мышцы разрастаются на всю область головы и дают начало сложной системе лицевой подкожной мускулатуры, которую у приматов и человека называют мимической. Поэтому вся мимическая мускулатура иннервируется так же, как и мышца, из которой она происходит,- лицевым нервом.

Мышцы собственно жаберного аппарата с утратой жаберного дыхания редуцируются, но отдельные их элементы сохраняются в виде мышц подъязычного аппарата, глотки и гортани. Трапециевидная мышца полностью теряет связь с жаберным аппаратом и становится исключительно мышцей плечевого пояса. Часть ее у млекопитающих отходит от сосцевидного отростка черепа и приклепляется к ключице и грудине, обособляется - грудино-ключично-сосцевидная мышца т. sternocleidomastoideus. Иннервирующая эту мышцу задняя часть блуждающего нерва становится самостоятельным черепно-мозговым нервом XI пары, добавочным - п. accessorius.

Основные этапы филогенеза висцеральной мускулатуры жаберной области рекапитулируют в эмбриогенезе млекопитающих и человека. Знание этих рекапитуляции позволяет объяснить сложность иннервации мышц лица и шеи, объединенных с ними общностью происхождения.

Соматическая мускулатура

Мускулатура головы. У всех позвоночных животных в процессе эмбриогенеза нижние концы миотомов образуют выросты в вентральном направлений, охватывающие полость тела снаружи и срастающиеся по центральной линии на брюшной стороне. Таким образом, закладки соматической мускулатуры становятся сегментарными не только на дорсальной стороне в связи с сегментацией сомитов, но и на вентральной. В миотомах и в их вентральных отростках идет образование продольных мускульных волокон.

Миотомы, лежащие на головном конце тела, распадаются на мезенхиму и образуют зачатки отдельных мышц. Из первого миотома головы формируются верхняя внутренняя и нижняя прямые и нижняя косая мышцы глаза, иннервируемые глазодвигательнъш нервом п. oculomotorius (III пара). Из второго миотома - верхняя косая мышца, иннервируемая блоковым нервом п. trochlearis (IV пара); а из третьего - наружная прямая мышца, получающая иннервацию от отводящего нерва п. abducens (VI пара).

Задние миотомы головы, образующие мощные вентральные отростки, распространяющиеся вокруг висцеральной мускулатуры глоточной области, образуют подъязычную мускулатуру, которая у рыб слабо дифференцирована, а начиная с земноводных распадается на m. sternohyoideus, т. omohyoideus и т. geniohyoideus. У наземных позвоночных за счет последней мышцы формируется собственная мускулатура языка - m. genioglossus и m. hyoglossus. Вся подъязычная мускулатура иннервируется подъязычным нервом п. hypoglossus, который у амниот становится типичным черепно-мозговым нервом.

Мускулатура туловища и конечностей. У бесчерепных, а также у рыб вся мускулатура туловища состоит из ряда мышечных сегментов, или миомеров, правой и левой сторон, которые вместе образуют так называемые боковые мышцы. Каждый миомер развивается из миотома одного сомита и иннервируется первоначально двигательной ветвью одного спинномозгового нерва. Миомеры отделены друг от друга миосептами - соединительнотканными перегородками. Такой же перегородкой, идущей продольно, бокойая мышца разделена на спинную и брюшную мышцы.

Уже у рыб направление пучков мышечных волокон в миомерах начинает изменяться на разной глубине мышечного слоя. Эта дифференцировка значительно более выражена у наземных позвоночных и приводит у них к постепенному обособлению различных слоев брюшной и спинной мускулатуры. В результате этого возникают сложные группы мышц, от первоначальной четкой метамерии которых остаются только следы в виде глубоких мышц спины и шеи, связывающих друг с другом соседние позвонки. Значение спинной мускулатуры наземных позвоночных снижается в связи с передвижением большинства из них с помощью конечностей, а брюшные мышцы претерпевают смену функций: первоначально принимающие участие в перемещениях тела, они у пресмыкающихся и млекопитающих служат для изменения объема грудной и брюшной полостей в процессе дыхания.

Мускулатура парных плавников рыб закладывается в виде ряда мускульных почек, вырастающих от вентральных концов миотомов. Каждая из этих почек подразделяется на два мышечных зачатка, врастающих в основание закладки плавника с его спинной и брюшной сторон. Первые функционально становятся мышцами, отводящими плавник, вторые - приводящими. У наземных позвоночных из мышечного зачатка, гомологичного отводящей мышце плавника, развивается группа разгибателей пятипалой конечности, а из зачатка ее антагонистов - группа сгибателей. В пределах каждой группы идет дифференцировка на поверхностные и глубокие мышечные пучки, становящиеся самостоятельными мышцами. В целом мышцы наземных позвоночных, гомологичные мышцам плавников рыб, образуют первичную мускулатуру конечностей. Она иннервируется нервами плечевого и пояснично-крестцового сплетений, образованных в процессе перемещения поясов конечностей в ходе эмбриогенеза.

При дальнейшей дифференцировке миотомов грудной клетки развивается группа мышц, приводящая в движение сам плечевой пояс, или вторичная мускулатура. К ней относят широчайшую мышцу спины, большую и малую грудные, а также зубчатую мышцы. Они иннервируются непосредственно спинномозговыми нервами сегментов спинного мозга, расположенных каудальнее тех его участков, которые осуществляют иннервацию первичной мускулатуры. Задняя пара конечностей не имеет вторичной мускулатуры в связи с тем, что гетеротопия тазового пояса по отношению к позвоночнику в процессе эволюции менее выражена.

Изменение среды обитания и характера движений позвоночных привело к усилению и обособлению большого числа мышц, обслуживающих конечности, и к относительной редукции собственно мышц туловища. Такие мышцы, как грудные, широчайшая мышца спины и трапециевидная, в значительной мере покрывают туловищную мускулатуру и даже частично вытесняют ее функционально.

Похожая информация.

Одно из основных свойств животных организмов - передвижение (локомоция)- осуществляется за счет опорно-двигательного аппарата. Эволюция щла в двух напралениях.

У большинства беспозвоночных скелет наружный. Наружный скелет имеется у всех представителей типа Членистоногие: у насекомых - хитиновый панцирь, у паукообразных и ракообразных - покровы, пропитанные известью. Появление наружного скелета повысило скорость передвижения за счёт развития специализированных групп мышц.

У хордовых скелет внутренний. он растет вместе с животным и позволяет еще более специализировать отдельные мышцы и их группы, достигая при этом рекордных скоростей перемещения тела.

Хорда закладывается в эмбриональном периоде всех хордовых животных и выполняет морфогенетическую роль - под влиянием хордо-мезодермального зачатка развиваются нервная трубка, позвоночник, дифференцируются сомиты.

В подтипе Бесчерепные имеется только осевой скелет в виде хорды(эктодер проис). У ланцетника, хорда построенный из сильно вакуолизированных клеток, плотно прилегающих друг к другу и покрытых снаружи эластической и волокнистой оболочками.

Скелет позвоночных имеет мезодермальное происхождение и состоит из 3 отделов: Осевой скелет, Скелет головы(череп), скелет конечностей и их поясов

Направления эволюции осевого скелета:

1. Замена хорды позвоночником, хрящевой ткани- костной

2. Дифференцировка позвоночника на отделы(от 2х-до 5)

3. Увеличение числа позвонков в отделах

4. Появление грудной клетки

У всех позвоночных хорда постепенно вытесняется позвонками, развивающимися из склеротомов сомитов, и функционально заменяется позвоночным столбом. Формирование позвонков в филогенезе начинается с развития их дуг, охватывающих нервную трубку и становящихся местами прикрепления мышц. Начиная с хрящевых рыб обнаруживается охрящевение оболочки хорды и разрастание оснований позвонковых дуг, в результате чего формируются тела позвонков. Срастание верхних позвонковых дуг над нервной трубкой образует остистые отростки и позвоночный канал, в который заключена нервная трубка.

Замещение хорды позвоночным столбом - более мощным органом опоры, имеющим сегментарное строение,- позволяет увеличить общие размеры тела и активизирует двигательную функцию. Дальнейшие прогрессивные изменения позвоночного столба связаны с тканевой субституцией - заменой хрящевой ткани на костную, что обнаруживается у костных рыб, а также с дифференцировкой его на отделы.

У низших хордовых осевым скелетом является хорда, а у высших она постепенно заменяется развивающимися позвонками. В позвонках различают тело, верхние и нижние дуги.

Так у круглоротых хорда сохраняется в течении всей жизни, но появляются закладки позвонков, представляющие собой небольшие хрящевые образования, метамерно располагающиеся над хордой. Они называются верхними дугами.

У примитивных рыб кроме верхних дуг появляются нижние дуги, а у высших рыб и тела позвонков. Тела позвонков у большинства рыб и вышестоящих животных формируется из ткани, окружающей хорду, а также из оснований дуг. С телами позвонков срастаются верхние и нижние дуги. Концы верхних дуг срастаются между собой, образуя спинномозговой канал. На нижних дугах появляются отростки, к которым прикрепляются ребра.

У рыб два отдела позвоночника – туловищный и хвостовой. Остатки хорды у рыб сохраняются между телами позвонков.

Позвонки туловищного отдела имеют верхнюю дугу и верхний отросток, снизу к ним причленяются ребра. Ребрана всех позвонках. Функции ребер: - устойчивая форма тела (у рыб); - опора локомоторным мышцам (змеевидное движение рыб, хвостатых земноводных и пресмыкающихся). В хвостовом отделе позвонки имеют верхнюю, нижнюю дуги и остистые отростки. Рыбий скелет не выполняет функцию поддержания тела, как у наземных позвоночных. Их тело поддерживает сама вода: у рыб нейтральная плавучесть (или близкая к нейтральной).
Рыбьи кости лишены и губчатого вещества, заполняемого у наземных животных красным костным мозгом. Последний у рыб отсутствует, а функцию кроветворения выполняют другие органы.

У земноводных приобретают также шейный и крестцовый отделы, представленные каждый одним позвонком. Первый обеспечивает большую подвижность головы, а второй - опору задним конечностям, к нему прикреплены кости таза. Хвостатые амфибии имеют несколько позвонков в хвостовом отделе. Череп подвижно сочленяется с шейным позвонком. Череп лягушки подвижно сочленяется с единственным шейным позвонком, что обеспечивает движение головы в вертикальной плоскости (в горизонтальной плоскости голова двигаться не может)

Туловищных позвонков у бесхвостых семь, хвостовые позвонки (примерно 12) сливаются в единую косточку – уростиль. У хвостатых 13–62 туловищных и 22–36 хвостовых позвонков. У безногих общее число позвонков доходит до 200–300. У некоторых хвостатых земноводных позвонки двояковогнутые и между ними сохранились остатки хорды. У большинства бесхвостых ребра почти не развиваются и сливаются с отростками (поэтому у них нет грудной клетки).

У рептилий пять отделов в позвоночнике: шейный, грудной, поясничный крестцовый и хвостовой. В шейном отделе у различных видов пресмыкающихся разное число позвонков, но самое большое восемь. Первый позвонок называется атлантом и имеет форму кольца, а второй – эпистрофеем и имеет зубовидный отросток, на котором вращается первый позвонок. Они обеспечивают подвижность головы - необходимое условие существования на земле. Образование гибкой шеи и усиление подвижности головы имело первостепенное значение при добывании пищи и при ориентировке. В грудном отделе число позвонков не постоянно, к ним прикрепляются ребра, большинство из которых соединяется с грудиной, впервые образуя у высших животных грудную клетку. В грудопоясничном отделе всего 22 позвонка, а в крестцовом два. К позвонкам поясничного и крестцового отделов также прикрепляются ребра. В хвостовом отделе число позвонков варьирует, иногда их несколько десятков. Грудные и поясничные позвонки несут ребра. У некоторых ребра соединяются с грудиной, образуя грудную клетку, обеспечивает защиту органам и лучшее поступление воздуха в легкие. У пресмыкающихся часть ребер грудного отдела срастается с грудиной, формируя грудную клетку, а у млекопитающих в состав грудной клетки входит 12-13 пар ребер.. У змей все отделы позвоночника несут ребра, кроме хвостового. Надо отметить, что ребра заканчиваются свободно, что позволяет им заглатывать крупную пищу.

Птицы. Позвоночник птиц имеет пять отделов, как и у пресмыкающихся. В шейном отделе от 9 до 25 позвонков, соединенных подвижно, что обеспечивает большую подвижность. Сросшиеся грудные позвонки и ребра, соединенные с грудиной, образуют грудную клетку. Грудина многих птиц имеет особый выступ - киль. К килю прикрепляются мышцы, активно работающие при полете. Конечный грудной, поясничный, крестцовый и первый хвостовой позвонки срослись, создав мощный крестец, служащий для опоры задних конечностей, что повышает прочность скелета - приспособленность к полету. Кости птиц легкие, многие из них полые внутри.

Грудная клетка образована ребрами, состоящими из двух косточек, соединенных суставом под углом друг к другу. Благодаря такому строению ребер, грудина может приближаться и отодвигаться по отношению к позвоночнику во время дыхательных движений.

На верхней части ребер находятся плоские выросты, накладывающиеся на задние ребра, что увеличивает прочность грудной клетки.

У млекопитающих в позвоночнике пять отделов: шейный грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. В шейном отделе семь позвонков, в грудном непостоянное число позвонков (от 9 до 24, но чаще 12-13). К грудным позвонкам присоединяются ребра, большие количество из которых соединяется с грудиной. Поясничный отдел включает от трех до девяти позвонков. Крестцовые позвонки срослись, образовав крестец, а хвостовой отдел позвоночника включает разное количество позвонков у различных видов млекопитающих. 10 пар ребер образ груд клетку.

У беспозвоночных животных покровы развиваются из эктодермы. Эволюция покровов шла по пути преобразования мерцательного эпителия (ресничные черви) в плоский эпителий, лишенный ресничек, с образованием снаружи кутикулярного слоя. Уже у беспозвоночных животных покров выполняет не только функцию защиты, но и многие другие (восприятие механических и химических раздражений, осязание, поражение жертвы, отпугивание врагов).

У хордовых животных покров не является однородным структурным образованием, а состоит из двух частей - эпидермиса и дермы, которые тесно связаны друг с другом, но различаются по происхождению: эпидермис развивается из эктодермы, дерма - из мезодермы. Эволюция покровов шла по пути замещения однослойного цилиндрического эпителия и слабо развитой дермы (ланцетник) на многослойный плоский ороговевающий эпителий и хорошо развитую дерму (позвоночные).

Дальнейшая эволюция покровов в ряду позвоночных обусловила деление эпидермиса на верхний защитный роговой слой и нижний ростковый. Клетки рогового слоя по мере приближения к поверхности уплощаются, наполняются фибриллярным белком- кератином, отмирают и слущиваются, что важно в условиях постоянного наземного существования.

У всех высших позвоночных за счет видоизмененного рогового слоя эпидермиса образуются специализированные структуры: чешуя, когти, рога, перья, ногти, волосы. Следует отметить, что у предков млекопитающих тело было покрыто чешуей, которая сохранилась на конечностях и хвосте ряда современных млекопитающих (грызуны, насекомоядные, сумчатые). У многих амниот, у которых зубы редуцированы, кожа по краям челюстей ороговевает, образуя клюв. Возникшие у млекопитающих ногти и копыта являются модификацией когтей.

Появление у млекопитающих волосяного покрова обеспечило теплоизоляцию, видоспецифическуго окраску кожи (вместе с пигментными клетками эпидермиса и дермы), улучшило осязание, аэро-и гидродинамические свойства тела.

Функции покровов тела.

1.Защита от механических, физических и химических воздействий.

2.Барьерная - преграда для проникновения бактерий и других микроорганизмов.

3. Теплоизоляция (кожа, волосы, перья).

4.Участие в теплообмене между организмом и окружающей средой.

5.Участие в регуляции водного баланса организма.

6.Участие в выведении конечных продуктов обмена (железы).

7.Участие в дыхании (поглощение О2 и выделение СО2).

8.Метаболическая функция (запасание энергетического материала, образование витамина D, молока).

9.Важная роль во внутривидовых отношениях: пигменты кожи и волос обеспечивают видоспецифическую окраску кожи; совокупность секретов пахучих, сальных, потовых желез позволяет отличить особей своего и других видов, облегчает встречу самца и самки.

10.Пассивная защита - приспособительная окраска (покровительственная, предостерегающая, расчленяющая, мимикрия) обеспечивает адаптацию организма к среде обитания.

Эволюционные преобразования покровов у хордовых животных.

Расширение числа выполняемых функций - помимо защиты, покровы принимают участие в газообмене, терморегуляции, в выведении конечных продуктов обмена;

Смена функции - плакоидные чешуи на челюстях превратились в зубы;

Интенсификация функции защиты тела привела к дифференциров-ке покровов: развитие дермы за счет разрастания соединительной ткани, деление эпидермиса на два слоя (роговой и ростковый); формирование специализированных производных кожи, многоклеточных желез нескольких типов;

Появление новых структурных элементов кожи - волосяного покрова;

Появление специализированных производных потовых желез -млечных желез.

Онто-филогенетически обусловленные пороки развития покровов у человека.

1. Отсутствие потовых желез (ангидрозная дисплазия).

2. Чрезмерное оволосение кожи (гипертрихоз).

3. Многососковость (полителия).

4. Увеличенное количество молочных желез (полимастая).

Эволюция опорно-двигательной системы.

Одно из основных свойств животных организмов - передвижение (локомоция)- осуществляется за счет опорно-двигательного аппарата. Опорные образования беспозвоночных разнообразны и могут иметь экто-, энто- и мезодермальное происхождение. Так, у кишеч-нополостных опорную функцию выполняет мезоглея, локомоцию -эпителиально-мускульные клетки экто- и энтодермы; скелет коралло-вых полипов развивается из Эктодермы. У большинства беспозвоночных скелет наружный. У хордовых животных скелет внутренний (эн-то- и мезодермальное происхождение). Основой их тела служит мы-

шечно-хордальный комплекс (миохорд), состоящий из хорды (осевой упругий тяж) и метамерной мускулатуры прилегающей к ней. Хорда закладывается в эмбриональном периоде всех хордовых животных и выполняет морфогенетическую роль - под влиянием хордо-мезодермального зачатка развиваются нервная трубка, позвоночник, дифференцируются сомиты.

В процессе прогрессивной эволюции хордовых произошли: замещение хорды позвоночным столбом, состоящим из позвонков; приобретение позвонками процельности (передневогнутость) и плa-тицельности (передняя и задняя поверхности позвонков плоские); формирование черепа; утрата метамерного строения мускулатуры и появление специализированных групп мышц; изменение места расположения конечностей и типа их прикрепления. Адаптации к разным условиям обитания привели к формированию многообразных типов передвижения, что расширило возможности добывания пищи, спасения от врагов, поиск оптимальных зон обитания и заселение хордовыми почти всех биотопов суши, воды, нижних слоев атмосферы.

Функции опорно-двигательного аппарата.

1. Сохранение определенной формы тела.

2. Защита органов от воздействий.

3. Опора для всей массы тела, приподнятие его над землей.

4. Локомоция - скелет служит местом прикрепления двигатель-ных мышц, при их сокращении части скелета работают как рычаг, обеспечивая различные движения.

Основные эволюционные преобразования опорно-двигательного аппарата позвоночных животных.

1. Замещение хорды позвоночным столбом (субституция).

2. Смена хрящевого скелета на костный (субституция).

3. Дифференцировка скелета.

4. Слияние костей черепа (олигомеризация).

5. Уменьшение объема сегментарной мускулатуры, изменение направления пучков мышечных волокон, обособление все большего числа специализированных групп мышц.

6. Формирование на основе парных плавников кистеперых рыб конечностей наземного типа.

7. Уменьшение объема спинной, туловищной мускулатуры, увеличение и значительное усложнение мышц конечностей.

8. Расширение числа выполняемых функций (брюшная мускулатура при наземном образе жизни участвует в поддержании стенок брюшной полости, в дыхании).

9. Увеличение проксимальных и уменьшение дистальных отделов конечностей.

10.Увеличение подвижности соединения костей (активация функции); уменьшение количества костей в запястье, уменьшение количества фаланг пальцев.

Особенности опорно-двигательного аппарата человека

1. Вертикальное расположение позвоночного столба; наличие в нем изгибов.

2. Увеличение размеров позвонков (сверху вниз).

3. Перемещение затылочного отверстия ближе к середине основания черепа привело к исчезновению затылочных гребней, к которым прикреплялись мышцы для удерживания головы.

4. Развитие сосцевидного отростка височной кости, к которому прикрепляется мышца, удерживающая голову в вертикальном положении.

5. Увеличение мозгового отдела черепа и уменьшение лицевого отдела.

6. Развитие дифференцированной мускулатуры пальцев рук; противопоставление большого пальца.

7. Наклон таза под углом 60° в связи с перемещением центра тяжести тела.

Онто-филогенетические пороки развития скелета человека.

1. Сохранение избыточного количества хордального материала (может привести к развитию опухолей - хордом).

2. Уменьшение или увеличение количества позвонков (на один позвонок) в каждом отделе позвоночника.

3. Расщелина дуги позвонков и несрастание остистых отрост-ков позвонков (приводит к образованию спинномозговых грыж).

4. Шейные ребра у последнего шейного позвонка.

5. Нарушение гетеротопии пояса верхних конечностей - врожденное высокое стояние лопаток.

6. Слияние шейных и верхнегрудных позвонков (резкое укорочение шеи).

7. Добавочные ребра у первого поясничного позвонка.

8. Хвостовой придаток (персистирование хвоста).

9. Синдактилия (сращение пальцев).

10.Полифалангия (увеличение числа фаланг пальцев).

11.Полидактилия (увеличение количества пальцев).

Развитие опорно-двигательной системы в значительной степени зависит от степени двигательной активности, питания, деятельности желез внутренней секреции. Особое значение для формирования скелета и развития мышц имеют физические упражнения и труд. При постоянной нагрузке на организм сильнее развиваются мышцы тела, крепче становятся кости скелета. При регулярных занятиях физическим трудом, физкультурой человек становится более выносливой, работоспособнее благодаря лучшему кровоснабжению мышц и развитию их физических качеств. Работа, физические упражнения развивают и внутренние мышцы, ведет к совершенствованию всех функций организма и деятельности систем органов. Физическая работа является единственным физиологическим средством снятия эмоционального напряжения, благодаря чему нервная система будет находиться в оптимальном состоянии и сможет обеспечивать четкую регуляцию работы мышц. Систематические занятия физкультурой повышают защитные свойства крови и кожи, устойчивость организма к недостатку кислорода, к низким и высоким температурам, к проникающей радиации.

Помните ! Занятия физическими упражнениями и связанное с ними физическую нагрузку благотворно влияют на организм лишь тогда, когда их объем, интенсивность, продолжительность соответствуют возрасту и состоянию здоровья.

Одним из самых вредных факторов, негативно влияет на процессы роста и развития человека, на продолжительность ее жизни, состояние организма, является гиподинамия - снижена двигательная активность. В наше время она в основном является следствием освобождения человека от тяжелого физического труда и развития транспорта. Особенно негативно продолжалась гиподинамия влияет на сердечно-сосудистую систему (ослабляется сила сокращений сердца, уменьшается его работоспособность, снижается тонус сосудов), а также на обмен веществ и энергии. Гиподинамия снижает не только физическую, но и умственную работоспособность, жизненный тонус, а это приводит к ограничению социальной активности, стремление преодолевать трудности. Влияние гиподинамии сказывается на каждой системе организма человека.

Каждому человеку свойственна определенная осанка, то есть положение тела во время стояния, сидения, ходьбы, работы. Осанка определяется развитием скелета и мышц. Признаками правильной осанки является умеренные изгибы позвоночника, развернутые плечи, прямые ноги с нормальным сводом стопы. Формируется осанка в детском и юношеском возрасте и может меняться в течение жизни. Недостатки осанки возникают, в основном, из-за несоблюдения гигиенических правил.

причины нарушений

Правила предотвращения нарушений осанки

1. Несоблюдение правил сидения за рабочим столом или партой (неправильная поза, постоянная сутулость и згорбленисгь).

2. Несоответствие высоты стола роста ребенка.

3. Плохое освещение.

4. Постоянное ношение тяжелого портфеля в одной руке.

5. сна на слишком мягком или вогнутой постели.

6. Недостаточное питание и нехватка витаминов

1. Регулярно заниматься физкультурой, никогда не згорблюватися, за столом сидеть ровно, не гнуться в сторону.

2. Устраивать рабочие места в соответствии с санитарными нормами.

3. Пользоваться ранцем или равномерно нагружать обе руки.

4. Не спать на вогнутой постели.

5. Соблюдать рационального питания

Искривление позвоночника - это нарушение, при которых увеличиваются физиологические изгибы позвоночника или появляются новые. Здоровый позвоночник имеет четыре умеренные изгибы, которые помогают ему быть упругим и уравновешивать центр тяжести тела. Шейный и поясничный отделы изогнутые несколько вперед, одновременно грудной и крестцовый изогнутые назад. Увеличены или аномальные изгибы могут быть врожденной недостатком, следствием ослабления опорно-двигательного аппарата или заболеваний костей. Различают следующие основные типы нарушения осанки: поясничный лордоз - избыточный изгиб позвоночника вперед в поясничном отделе; грудной кифоз - чрезмерный изгиб позвоночника назад в грудном отделе; сколиоз - боковые искривления позвоночника.

Плоскостопие - уплощение свода стопы. Вследствие плоскостопия сжимаются кровеносные сосуды, нарушается кровообращение стопы, постоянно раздражаются ее нервные окончания, вызывает болевые ощущения в ступни, косточках, голенях и изменение походки. Плоскостопие развивается вследствие слабости мышц стопы, большой массы тела, ношение обуви на высоком каблуке.

Основными заболеваниями костной системы является врожденные, дистрофические, воспалительные и опухолевые.

Врожденные болезни составляют группу поражений, основным признаком которых является нарушение развития отдельных костей или всего скелета во внутриутробном развитии и после рождения. Причины этих поражений полностью не изучены, но известно, что они нередко связаны с родственными браками; возникают эти болезни и в результате воздействия на организм беременных женщин вредных факторов (травм, химических агентов, нервных перегрузок, курения, алкоголя).

Дистрофические заболевания развиваются при нарушении питания костной ткани. Примером таких поражений является рахит, артроз, остеохондроз и др. К дистрофических болезней относится большая группа так называемых остеохондропатий, которые наблюдаются, в основном, у детей и подростков. Они обусловлены нарушением питания того или иного участка костной системы, в результате этого омертвевает, размягчается и под действием нагрузки деформируется. Позже она заменяется здоровой костной тканью, но искривление остается. Примером таких заболеваний является сколиоз, лордоз, кифоз, плоскостопие.

С воспалительных заболеваний чаще всего встречаются остеомиелит и туберкулез костей и суставов. Воспаление костной ткани может развиваться также, как осложнения перенесенных инфекционных заболеваний. Иногда они возникают при попадании возбудителей инфекции на обнаженную костную поверхность при открытых переломах.

Механические повреждения костной системы наблюдаются часто. К ним относят различные переломы костей, вывихи суставов, растяжения связок. Удар - это повреждения мягких тканей, часто сопровождается кровоизлияниями под кожу. Признаками ударов является припухлость, боль, кровоизлияния под кожу. При ударах следует немедленно приложить что-то холодное, потом плотно забинтовать сустав и обратиться к врачу. Вывих - выход суставной головки из суставной впадины. Признаками вывихов является изменение формы сустава, боль. При оказании первой помощи сначала прикладывают холод, затем фиксируют сустав неподвижно и доставляют пострадавшего в больницу. Упражнения вывихов без врача не допускается. Перелом кости - это нарушение целостности костей. Различают переломы травматические и патологические:

■ травматические переломы - возникают вследствие неожиданной действия значительной механической силы на здоровую кость; делятся на закрытые (без поражения кожи) и открытые (наблюдается ранения кожи в зоне перелома)

■ патологические переломы - возникают в костях, ослабленные каким патологическим процессом, в случае незначительной травмы и даже спонтанно.

Для переломов характерны резкая боль, усиливающаяся при движениях и нагрузках, появление отека, патологическая подвижность костей, изменение их положения. По открытого перелома кости могут торчать из раны.

Заболевания мышц могут возникать в результате нарушений обмена веществ, воспалительных процессов, травм, при закупорке крупных артерий и др. Незначительная двигательная активность может приводить к атрофии мышц. К наиболее распространенных заболеваний мышечной системы принадлежит воспаление мышц - миозит. Повреждение мышц бывает и в виде ушибов и разрывов.

Кровь, нужно знать, это особый сок...

Министерство образования

Урок по биологии в 7 классе по теме

«ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА»

Подготовила и провела: Ременщикова Е.В.

Задачи: познакомить учащихся со строением и функцией опорно-двигательной системы у разных групп животных, с направлением эволюции опорно-

Двигательной системы.

Оборудование : рисунки с изображениями опорно-двигательной системы, карточки,

Таблица «Сравнительная характеристика классов», тесты, натура-

Ральный объект (рыбные позвонки с ребрами)

Ход урока. I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний

Тест «Системы органов» (см. приложение).
Карточки «Вставьте пропущенное слово»
Рабочая тетрадь. Задание 1,2 стр. 101-102.
Индивидуальный опрос.

- Какие способы передвижения свойственны животным?

С помощью каких органов перемещения эвглена, инфузория-туфелька, краб,

Стрекоза?

III. Изучение нового материала

Значение опорно - двигательная системы . (Объяснение учителя.)

Я опору тела составляю, ходить, бегать, прыгать помогаю.

(скелет.)

В процессе эволюции животные освоили все новые и новые территории, виды пищи, приспособились к изменяющимся условиям жизни. Эволюция постепенно меняла облик животных. Для того чтобы выжить, необходимо было активнее искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее. Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечивать все эти эволюционные изменения.

Опорно-двигательные структуры животных и их скелеты выполняют сходные функции:

Опора тела

Защиты внутренних органов

Перемещения тела в пространстве.

2. Опорные структуры одноклеточных животных .

Вспомните и назовите изученные классы животных в направлении усложнения строения, высокоорганизованности. (простейшие - амеба, эвглена, инфузория-туфелька; многоклеточные Беспозвоночные: плоские, круглые, кольчатые черви, членистоногие; Позвоночные: рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.)

Вывешивается на доске рис. Животных названных классов.

Самые примитивные простейшие – корненожки (амеба), которые еще не имеют опорных структур, медленно передвигаются, перетекая с помощью ложноножек и постоянно меняя форму тела.

Первая появившаяся у животных опорная структура – оболочка клетки. Она позволила организму повысить скорость перемещения за счет жгутиков и ресничек (выростов на оболочке). Например, эвглены, инфузории

Опорные структуры многоклеточных беспозвоночных.

- Давайте, ребята, вспомним каковы способы передвижения тела у плоских, круглых и кольчатых червей? (за счет сокращения продольных мышц или поочередного сокращения продольных и поперечных мышц с использованием щетинок).

Они же выполняют опорную функцию скелета. Назовите покровы членистоногих (насекомых, паукообразных, ракообразных)? (хитиновый панцирь пропитанный известью).

Он служит прочным НАРУЖНЫМ СКЕЛЕТОМ. К наружному скелету беспозвоночных прикрепляются мышцы, что обеспечивает передвижение этих животных. Членистоногие – не случайно самая многочисленная группа животных. Наружный скелет позволил им освоить новые способы перемещений, например прыжки и полет.

Наружный скелет помимо достоинств имеет и существенные недостатки.

Вспомните, как и у каких животных происходит линька?

(Например, он не растет вместе с животным: для роста тела необходимо сбросить жесткий наружный покров, быстро подрасти и образовать новый наружный скелет. Так происходит линька.)

Во время роста животное, лишенное скелета, совершенно беззащитно и может стать легкой добычей даже для своих сородичей (раки, крабы, креветки). Кроме того, наружный скелет ограничивает размеры тела, особенно у сухопутных животных.

4.Внутренний скелет хордовых животных.

ВНУТРЕННИЙ СКЕЛЕТ лишен этих недостатков, он растет вместе с животным позволяет специализировать отдельные мышцы и их группы, достигая при этом рекордных скоростей перемещения тела (РЫБА-МЕЧ, СОКОЛ-САПСАН, ГЕПАРД).

Образования скелета: кости, хрящи, сухожилия;

Соединения частей скелета: неподвижные и подвижные (суставы);

Части скелета: осевой, конечности, череп;

Особенности осевого скелета низших и высших хордовых:

У НИЗШИХ – представляет собой вытянутый, упругий стержень – ХОРДУ.

У высокоорганизованных ПОЗВОНОЧНЫХ животных – рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих – достаточно хорошо развит ПОЗВОНОЧНИК, состоящий из хрящевых или костных позвонков.

Демонстрация позвонков рыб и млекопитающих.

Каждый позвоночник состоит из тела, верхних и нижних дуг. Концы верхних дуг позвонков, срастаясь между собой, образуют канал, в котором располагается спинной мозг. Концам нижних дуг прикрепляются ребра.

- самостоятельное чтение учащихся текста на стр.194-195 от слов «скелет большинства позвоночных… до у земноводных в связи …

Из каких частей состоит скелет рыб?

СКЕЛЕТ РЫБЫ: череп,

Позвоночник состоит из 2 отделов:

туловищного и хвостового,

Скелеты плавников.

-самостоятельное чтение уч-ся текста на стр 195 от слов «У земноводных в связи.. до в хвостовом отделе .»

Из каких частей состоит скелет земноводных?

У ЗЕМНОВОДНЫХ: череп, шейный отдел позвоночника (1)

Туловищный отдел,

Крестец,

Хвостовой отдел (у хвостатых амфибий ),

Тазовые кости,

кости передних конечностей (плечо, предплечье, кисть ),

кости задних конечностей (бедро, голень, стопа).

- ^ Самостоятельное чтение уч-ся текста на стр.195-196 от слов «позвоночник пресмыкающихся… до слов …заглатывать крупную добычу ».

Из каких частей состоит скелет пресмыкающихся?

У ПРЕСМЫКАЮЩИХСЯ: череп,

Шейный отдел позвоночника,

Грудной,

Поясничный,

Крестцовый,

Хвостовой.

Скелет передних конечностей (кроме змей )

Скелет задних конечностей (кроме змей ).

^ Самостоятельное чтение уч-ся текста на стр. 197 от слов «..позвоночник птиц.. до слов … многие из них полые внутри.»

Из каких частей состоит скелет птиц?

У ПТИЦ: череп,

Шейный отдел (от 2 до 25 ),

Грудной отдел (киль ),

Пояснично-крестцовый отдел;

Хвостовой отдел;

Скелет верхних конечностей (плечо, предплечье, кисть).

Скелет нижних конечностей (бедро, голень, цевка,стопа).

- Самостоятельное чтение уч-ся на стр. 197-198 от слов «..позвоночник млекопитающих.. до конца текста.

- Из каких частей состоит скелет млекопитающих?

У МЛЕКОПИТАЮЩИХ: череп (лицевой и мозговой отдел ),

шейный отдел позвоночника,

Грудной,

Поясничный,

Крестцовый,

Хвостовой,

скелет верхних конечностей

(плечо предплечье, кисть ),

скелет нижних конечностей

(бедро, голень, стопа )

пояс задних конечностей

(тазовые кости сросшиеся с крестцовым отделом),

пояс передних конечностей

(ключица и лопатка ).

IV. Обобщение

Какой вывод можно сделать, познакомившись с общими функциями опорно-двигательной системы у всех животных организмов? (опорно-двигательные системы разных позвоночных удивительно сходны, а различия их связаны в основном со средой обитания – водной, наземной или воздушной).

В каком направлении идет изменение скелета у позвоночных животных? (эволюция строения животных шла в направлении усложнения ).

Что мы нового узнали сегодня на уроке?

Чему научились? (выявлять сходства и различия в строении тела животных).

V. Домашнее задание: п.37 Р. т. 4, 5,6,10.

VI. Подведение итогов урока.

У ПРОСТЕЙШИХ:

Оболочка клетки,

приспособления для передвижения :

Цитоплазмы, жгутиков, ресничек.

У ЧЛЕНИСТОНОГИХ:

наружный скелет

(хитиновый панцирь),