Около 206 костей составляют скелет взрослого человека. Кости имеют твердый, толстый и прочный внешний слой и мягкую сердцевину, или костный мозг. Они прочны и крепки, как бетон, и могут выдержать очень большой вес, не сгибаясь при этом, не ломаясь и не разрушаясь.
Соединенные движимые мышцами, которые к ним прикреплены с обоих концов, кости образуют защитный остов для мягких и уязвимых частей тела, обеспечивая одновременно телу человека большую гибкость движений. В дополнение к этому скелет представляет собой каркас, или леса, на которых прикреплены и держатся другие части тела.
Как все в теле человека, кости состоят из клеток. Это клетки, которые создают каркас волокнистой (фиброзной) ткани, относительно мягкой и пластичной основы. Внутри этого каркаса имеется сеть более твердого материала, что в результате напоминает бетон с «камнями» (то есть твердым материалом), придающими прочность «цементной» основе из волокнистой ткани. В результате образуется необычайно прочная структура с большой степенью гибкости.
Рост костей
Когда кости начинают расти, они состоят из сплошной массы. Только на вторичной стадии они начинают образовывать внутри себя полые пространства. Образование пустот внутри костной трубки совсем незначительно влияет на ее прочность, зато очень уменьшает ее вес. Это основной закон строительной техники, которые в полной мере использовала природа при создании костей. Полые пространства заполняют костный мозг, в котором происходит образование клеток крови. Может показаться удивительным, но новорожденный ребенок имеет больше костей в своем теле, чем взрослый человек. При рождении около 350 костей образуют основу скелета ребенка; с годами некоторые из них объединяются в более крупные кости. Череп грудного ребенка является хорошим примером этому: во время родов он сдавливается, чтобы пройти через узкий канал. Если бы череп ребенка был сплошь жестким, как у взрослого, он бы просто сделал невозможным прохождение ребенка через тазовое отверстие тела матери. Роднички в разных секциях черепа делают возможным придать ему нужную форму при прохождении через родовой канал. После рождения эти роднички постепенно закрываются.
Скелет ребенка состоит не только из костей, но также из хрящей, которые гораздо гибче первых. По мере роста тела они постепенно затвердевают, превращаясь в кости—этот процесс называют окостенением (оссификацией), который продолжается и в организме взрослого человека. Рост тела происходит за счет увеличения в длину костей рук, ног и спины. Длинные (трубчатые) кости конечностей имеют на каждом конце пластинку роста, где и происходит рост. Эта пластинка роста представляет собой скорее хрящ, чем кость, и поэтому ее не видно на рентгеновском снимке. Когда пластинка роста окостеневает, кость больше не растет в длину. Пластинки роста в различных костях тела образуют как бы мягкую связь в определенном порядке. Примерно в возрасте 20 лет тело человека обретает вполне развитый скелет.
По мере развития скелета его пропорции значительно изменяются. Голова шестинедельного зародыша имеет такую же длину, как и его туловище; при родах голова еще достаточно большая по сравнению с другими частями тела, но срединная точка переместилась от подбородка ребенка к пупку. Увзрослого человека срединная линия тела проходит через лонное сочленение (лобковый симфиз) или сразу над половыми органами.
В целом женский скелет легче и меньше мужского. Таз женщины пропорционально шире, что необходимо для растущего плода во время беременности. Плечи мужчины шире, и грудная клетка длиннее, но, вопреки расхожему мнению, мужчины и женщины имеют одинаковое число ребер. Важной и замечательной особенностью костей является их способность в процессе роста обретать определенную форму. Это очень важно для длинных костей, которые служат опорой конечностей. Они шире у концов, чем посередине, что обеспечивает дополнительную прочность суставу, где это особенно нужно. Такое образование формы, известное как моделирование, идет особенно интенсивно при росте костей; продолжается оно и все последующее время.
Различные формы и размеры
Имеется несколько различных типов костей, каждый из которых имеет определенную конфигурацию в зависимости от функции. Длинные трубчатые кости, образующие конечности тела, представляют собой просто цилиндры из твердой кости с мягким губчатым костным мозгом внутри. Короткие трубчатые кости, например, кости кисти руки и кости лодыжки имеют в основе ту же конфигурацию, что и длинные (трубчатые) кости, но они более короткие и толстые для того, чтобы совершать множество разных движений без потери сил, не уставая.
Плоские кости образуют как бы сэндвич из твердых костей с пористой (губчатой) прослойкой между ними. Они плоские, так как обеспечивают защиту (как, например, череп) или предоставляют особенно большую поверхность, к которой крепятся некоторые мышцы (например, лопатки). И, наконец, последний тип кости— смешанные кости — имеет несколько конфигураций в зависимости от конкретной функции. Кости позвоночника, например, имеют форму коробочек, чтобы дать большую силу (прочность) и пространство для спинного мозга внутри них. А кости лица, которые создают структуру лица,— полые, с воздушными полостями внутри, для создания сверхлегкости их веса.
Хрящи
Хрящи—гладкая, прочная, но гибкая часть костной системы человека. У взрослого они находятся главным образом в суставах и в покрытии концов костей, а также в других важных точках скелета, где требуется прочность, гладкость и гибкость.
Структура хрящей не везде одинакова в разных частях скелета. Она зависит от конкретной функции, которую тот илииной хрящ выполняет. Все хрящи состоят из основы, или матрицы, в которой помещены клетки и волокна, состоящие из белков—коллагена и эластина. Консистенция волокон разная в разных типах хрящей, но все хрящи похожи тем, что не содержат в себе кровеносных сосудов. Вместо этого они питаются питательными веществами, которые проникают через покрытие (перихондрий, или надхрящницу) хряща, и смазываются синовиальной жидкостью, которая вырабатывается выстилающими суставы оболочками.
По своим физическим качествам различные типы хрящей известны под названием гиалиновые хрящи, волокнистые хрящи и эластические хрящи.
Гиалиновые хрящи
Гиалиновые хрящи (первый тип хрящей) представляют собой голубовато-белую полупрозрачную ткань и из всех трех типов хрящей имеют наименьшее количество клеток и волокон. Все имеющиеся здесь волокна состоят из коллагена.
Этот тип хрящей образует скелет эмбриона и способен на большой рост, что позволяет вырасти ребенку ростом 45 см до взрослого мужчины ростом 1,8 м. После завершения роста гиалиновые хрящи остаются как очень тонкий слой (1— 2 мм) на концах костей, которые они выстилают, в суставах.
Гиалиновые хрящи часто встречаются в дыхательном тракте, где формируют кончик носа, а также жесткие, но гибкие кольца, окружающие трахею и большие трубки (бронхи), ведущие к легким. На концах ребер гиалиновый хрящ образует соединительные звенья (реберные хрящи) между ребрами и грудиной, которые позволяют груди расширяться и сжиматься в процессе дыхания.
В гортани, или голосовой коробке, гиалиновые хрящи не только служат опорой, но и участвуют в создании голоса. По мере движения они контролируют объем воздуха, проходящего через гортань, и как результат этого издается звук определенной высоты.
Волокнистые хрящи
Волокнистые хрящи (второй тип хрящей) состоят из многочисленныхпучков плотного вещества коллагена, которые придают хрящу, с одной стороны, упругость, а с другой—способность выносить значительное давление. Оба эти качества необходимы в тех участках, где находится больше всего волокнистых хрящей, а именно — между костями позвоночного столба. В позвоночнике каждая кость,или позвонок, отделена от своего соседа диском из волокнистого хряща. Межпозвоночные диски защищают позвоночник от сотрясения и позволяют скелету держаться прямо. Каждый диск имеет внешнее покрытие из волокнистого хряща, который окружает густую сироповидную жидкость.
Хрящевая часть диска, которая имеет хорошо смазанную поверхность, предотвращает изнашивание костей во время движения, а жидкость играет роль природного противоударного механизма. Волокнистые хрящи служат прочным соединительным материалом между костями и связками; в тазовом поясе они соединяют две части таза вместе в суставе, известном под названием лобковый симфиз. У женщин этот хрящ имеет особо важное значение, так как он смягчается гормонами беременности для того, чтобы позволить головке ребенка пройти наружу во время родов.
Эластические хрящи
Эластические хрящи (третий тип хрящей) получили свое название из-за присутствия в них волокон эластина, но содержится в их составе также и коллаген. Волокна эластина придают эластическому хрящу отличительную желтую окраску. Прочный, но упругий, эластический хрящ образует лоскут ткани, называемый надгортанником; он закрывает доступ воздуху, когда пища проглатывается.
Эластический хрящ образует также упругую часть наружного уха и поддерживает стенки канала, ведущего к среднему уху и евстахиевым трубам, которые соединяют каждое ухо с задней стенкой горла. Вместе с гиалиновым хрящом эластический хрящ также участвует в образовании опорных и голосопроизводящих частей гортани.Строение скелета
Каждая из различных костей скелета сконструирована для совершения определенных действий. Череп защищает мозг, а также глаза и уши. Из 29 костей черепа 14 формируют основной каркас для глаз, носа, скул, верхней и нижней челюсти. Одного взгляда на череп достаточно, чтобы понять, как уязвимые части лица защищены этими костями. Глубокие глазные впадины с нависающим над ними лбом охраняют сложные и тонкие глазные механизмы. Подобным же образом запахоопределяющие части обонятельного аппарата запрятаны высоко позади центрального носового отверстия в верхней челюсти.Поражает в черепе размер нижней челюсти. Подвешенная на шарнирах, она образует идеальный дробящий инструмент в момент контакта через посредство зубов с верхней челюстью. Лицевые ткани— мышцы, нервы и кожа—покрывают лицевые кости так, что незаметно, как умело сконструированы челюсти. Другим примером первоклассного дизайна является соотношение положения лицевой части к черепу: лицевая часть вокруг глаз и носа прочнее, и это не позволяет лицевым костям вдавливаться в череп или, наоборот, слишком выдаваться.
Позвоночник состоит из цепи мелких костей, называемых позвонками, и образует центральную ось скелета. Он обладает огромной силой и прочностью и, так как стержень не сплошной, а состоит из мелких отдельных секций, очень гибок. Это позволяет человеку наклоняться, касаться пальцами носков и держаться прямо. Позвонки также защищают нежную ткань спинного мозга, который проходит посередине внутри позвоночника. Нижний конец позвоночника называется копчиком.