A A A

Adaptacje w budowie związane z pionizacją

Ogólnie powiedzieć można, że wszelkie różnice zachodzące pomiędzy narządem ruchu człowieka i ssaków czworonogich są wynikiem przystosowania budowy ciała ludzkiego do pozycji pionowej, a momenty sił ciężkości są głównym czynnikiem kształtotwórczym. U ssaków czworonogich pole podstawy ma kształt czworoboku wyznaczonego przez kończyny zwierzęcia. U człowieka pole uległo znacznemu zmniejszeniu. Najniższe kręgowce lądowe (plaży, gady) odznaczają się dużym polem podstawy i dużym kątem równowagi sie nauki chodzenia, stanowi naturalne zwiększenie pola podstawy, ułatwiające utrzymanie równowagi ciała. Podobne ułatwienie zachowania równowagi daje ustawienie jednej stopy w wykroku. Charakterystyczny „marynarski" chód jest wyrazem specyficznego przystosowania kończyn dolnych do utrzymania ciała w równowadze na kołysanym falami statku. U czworonoga środek ciężkości ciała zawieszony jest poniżej belki kręgosłupa. Kąt równowagi, rozpięty pomiędzy środkiem ciężkości ciała (wierzchołek kąta) a krańcami pola podstawy, jest duży. U człowieka środek ciężkości ciała uniesiony został na wysokość kości krzyżowej, zmniejszenie zaś pola podstawy pociągnęło za sobą znaczne zwężenie kąta równowagi. Jednakże najistotniejsza przyczyna zmian adaptacyjnych w narządzie ruchu ma jeszcze inne źródła. Jak wyżej wspomniano, środek ciężkości ciała zwierzęcia czworonożnego leży poniżej kręgosłupa, a tym samym poniżej osi ruchu. W tej sytuacji moment siły ciężkości jest równy zeru lub bliski wartości zerowej. U człowieka środek ciężkości ciała (a także środki ciężkości poszczególnych części tułowia oraz głowy) leżą ku przodowi od kręgosłupa, a tym samym od osi ruchu. Utrzymanie pozycji pionowej wiąże się zatem u człowieka z ustawicznym przeciwstawianiem się momentów siły mięśniowej momentom siły ciężkości ciała (tak zwanej siły oporu). Ogólnie rzecz biorąc zmiany przystosowawcze w narządzie ruchu człowieka sprowadzają się do tego, ażeby poprzez zmniejszenie momentów sił ciężkości zmniejszyć wydatek energetyczny siły mięśniowej. Zmniejszenie momentu siły oporu dokonuje się tu poprzez skracanie ramienia owej siły. Powyższe zmiany dokonały się przede wszystkim w obrębie głowy, klatki piersiowej i miednicy. Zmiany adaptacyjne dotyczące kształtu głowy dokonały się w dwu etapach przystosowawczych. Pierwszy z nich polegał na silnym rozwoju potylicy przy zachowanej potężnej budowie trzewioczaszki. W ten sposób dużemu ramieniu oporu przeciwstawiało się odpowiednio zwiększone ramię siły mięśniowej. Ten układ rzeczy okazał się niedogodny ze względu na znaczne wahania wartości obu momentów siły przy każdej zmianie położenia głowy. W dalszym etapie ewolucyjnym od człowieka prehistorycznego do współczesnego obserwuje się stopniowe skracanie trzewioczaszki w jej wymiarze strzałkowym przy równoczesnym zwiększaniu się wysokości czaszki i spłaszczaniu potylicy. Takie ukształtowanie głowy skraca ramię jej siły ciężkości, zbliżając środek ciężkości głowy do osi ruchu w stawach szczytowo-potylicznych. Zmniejszony w ten sposób moment siły oporu zmniejsza tym samym wydatek energii mięśni karku. Wysokie, pięknie wysklepione „myślące" czoło człowieka współczesnego nie jest zatem związane z procesami psychicznymi (jak chcie- liby tego poeci), lecz wynika z korzystnego dla narządu ruchu układu momentów sił zewnętrznych i mięśniowych głowy, związanych z pionizacją ciała. Klatka piersiowa ssaka czworonożnego ma na przekroju kształt owalny, o dłuższym wymiarze przednio-tylnym, a krótszym poprzecznym, przy czym, jak poprzednio zaznaczono, jej środek ciężkości zawieszony jest poniżej kręgosłupa. U człowieka środek ciężkości klatki piersiowej leży (podobnie jak środek ciężkości głowy) ku przodowi od osi ruchu przechodzących przez kręgosłup. U noworodka wymiary: strzałkowy i czołowy klatki piersiowej są mniej więcej równe. Pionizacja postawy ciała pociąga za sobą spłaszczenie klatki piersiowej w jej wymiarze przednio-tylnym, przez co położenie środka ciężkości przesuwa się ku kręgosłupowi i tym samym ramię siły ciężkości staje się krótsze, a zatem i moment siły ciężkości się zmniejsza. W następstwie pionizacji ciała kończyny górne nie tylko przestały pełnić funkcję podporową, lecz ciężarem swoim dodatkowo obciążyły tułów i kończyny dolne. Porównując budowę człowieka prehistorycznego i współczesnego obserwuje się zmiany przystosowawcze w budowie kończyn górnych. Polegają one na skróceniu długości i zmniejszeniu ich masy. Obojczyk pełni tu rolę rozporki, która cofa bark ku tyłowi. Owo przesunięcie w tył barków zbliża środek ciężkości każdej kończyny ku płaszczyźnie czołowej kręgosłupa i w ten sposób zmniejszają się również momenty sił ciężkości kończyn. Zawieszenie środka ciężkości klatki piersiowej przy różnym położeniu belki kręgosłupa i związane z tym zmiany wielkości momentów oporu częścią kręgosłupa, zrośniętą w jedną całość. Są to cechy filogenetycznie stare, właściwe wszystkim kręgowcom mającym napęd tylnokończynowy. Zmiany przystosowawcze związane z postawą pionową ciała w niczym nie rzutują na tę jej budowę, lecz wpływają wyłącznie na jej kształt. Miednica człowieka w porównaniu z miednicą ssaków jest podobnie jak klatka piersiowa, spłaszczona w wymiarze strzałkowym, a szeroko rozbudowana na boki. Wszystko, co powiedziano wyżej o korzystnym w tym stanie rzeczy układzie momentów sił, dotyczy również pasa biodrowego, tym więcej, że na wysokości górnej części kości krzyżowej znajduje się środek ciężkości całego ciała. Rozłożyste wychylenie na boki talerzy biodrowych ma dodatkowe znaczenie dla czynności dynamicznych mięśni miednicy i tułowia. Two rzą się w ten sposób potężne hypomochliony, które zwiększają wartość kątów natarcia tych mięśni i związaną z tym wielkość wektorową składowych obrotowych siły mięśniowej . U czworonogich kręgowców rolę amortyzatorów ciała spełniają kończyny, które znajdują się zawsze w pozycji mniej lub więcej ugiętej. U człowieka owe zadania amortyzujące przejęła w głównej mierze belka kręgosłupa. W warunkach prawidłowych kręgosłup ten oglądany z boku tworzy ciąg naprzemiennie ułożonych wygięć, przypominających pionowo ustawioną sinusoidę. Część szyjna tworzy łuk zwrócony wypukłością ku przodowi; jest to tzw. lordoza szyjna. Wygięcie odcinka piersiowego skierowane jest wypukłością ku tyłowi. Nosi ono nazwę kyfozy. Część lędźwiowa, podobnie jak odcinek szyjny, tworzy lordozę, a kość krzyżowa ma z kolei kształt kyfotyczny. Oprócz znaczenia niwelującego wstrząsy w czasie czynności loko-mocyjnych wygięcia te pełnią rolę ważną w statyce. Lordoza szyjna zbliża wierzchołkowy punkt swojego wygięcia w kierunku rzutu środka ciężkości głowy i w ten sposób przyczynia się do dalszego skrócenia ramienia siły oporu. Podobnie lordoza lędźwiowa przesuwa wierzchołek wypukłości w stronę rzutu środka ciężkości klatki piersiowej. Natomiast wygięcie kręgosłupa piersiowego, zwrócone wypukłością ku tyłowi, powoduje cofnięcie środka ciężkości klatki piersiowej. W ten sposób oba rodzaje krzywizn kręgosłupa współuczestniczą zgodnie (choć każdy na innej zasadzie) w skracaniu ramienia siły ciężkości głowy oraz tułowia, powodując wydatne zmniejszenie momentów siły oporu.