Как с помощью знаний из физики объяснить биологические вопросы о движении крови по сосудам, газообмене в легких



Дата29.05.2018
Размер0,8 Mb.
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. 11 КЛАСС

Человек и его здоровье

Почему человека относят к типу Хордовые и классу Млекопитающие?

Как переход к прямохождению отразился на особенностях строения скелета человека?

В чем суть международного проекта «Геном человека»

и каково его влияние на здоровье будущих поколений людей?

Как с помощью знаний из физики объяснить биологические вопросы

о движении крови по сосудам, газообмене в легких,

терморегуляции человеческого организма?

О.С.ГАБРИЕЛЯН,

И.Г.ОСТРОУМОВ,

С.А.СЛАДКОВ,

Н.С.ПУРЫШЕВА,

В.И.СИВОГЛАЗОВ

§ 20. СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА

В МИРЕ ЖИВОТНЫХ

Основоположник первой научной классификации растений и животных К.Линней с изумлением констатировал: «До чего же похож на человека зверь гнусный – обезьяна!» и вынужден был отнести человека и обезьян в одну систематическую группу. Давайте повторим основные систематические (таксонометрические) группы, принятые в биологии,

и вспомним важнейшие признаки, характеризующие каждую такую группу применительно к человеку. Человек принадлежит к типу Хордовые, т.к. у его эмбриона в процессе развития появляются хорда, жаберные щели, нервная и пищеварительная трубки.

К подтипу Черепные человека позволяет отнести формирование позвоночного столба и скелета головы – черепа, положение сердца на брюшной стороне тела, наличие двух пар конечностей.

К классу Млекопитающие человек относится в силу наличия у него таких признаков, как теплокровность, пара молочных желез, волосяной покров, дифференциация зубов, диафрагма (мышечная грудобрюшная перегородка) и др.

Принадлежность человека к подклассу Плацентарные, очевидно, определяют развитие плода внутри матери и его питание через плаценту.

Человек является представителем отряда Приматы, к которому принадлежат полуобезьяны (лемуры, долгопяты) и обезьяны. Подобно им, человек имеет пятипалые конечности хватательного типа с ногтями, крупный головной мозг с развитыми большими полушариями, цветное бинокулярное зрение.

Принадлежность человека к семейству Гоминид определяют данные сравнительной анатомии, молекулярной биологии, физиологии, патологии и др. Наиболее близок человек к африканским человеко образным обезьянам (горилле, и, особенно, шимпанзе). И человек, и эти обезьяны имеют крупный головной мозг с развитыми бороздами и извилинами, похожее строение внутренних органов (почек, легких и т.д.), наличие аппендикса, четыре группы крови и сходные иммунные свойства, идентичный обмен веществ и энергии (только человек и близкие к нему обезьяны выделяют мочевую кислоту), близкие сроки беременности, одинаковые паразиты (например, вши) и болезни (сифилис, проказа). Методы иммунологии позволили выявить сходство белков крови

человека и высших человекообразных обезьян: последовательность аминокислот в гемоглобине крови человека и шимпанзе совпадают полностью, а вот с гемоглобином



крови гориллы имеют два различия, что свидетельствует о более далеком родстве человека и гориллы.

Похожи молекулярно-генетические характеристики человека (46 хромосом) и близких к нему обезьян (48 хромосом). Доказано, что у человека одна хромосома из второй пары образовалась в результате слияния двух хромосом шимпанзе. Если взять половинку двойной спирали ДНК человека и соединить ее со второй половинкой ДНК обезьяны, то между двумя такими цепями ком- плементарно образуются водородные связи. Они не будут возникать там, где нуклеотидные последовательности в молекуле ДНК различаются. Было установлено, что наибольшим

генетическим родством с человеком обладает карликовый шимпанзе (бонобо) (рис. 1) – 99 %, а наименьшим – гиббон – 48 %.

Линия человека отделилась от общего с обезьянами ствола не ранее 10 и не позднее 6 млн лет назад.

Первые достоверные представители рода Homo, или Человек, появляются около 2 млн лет назад, а современный человек – не позднее 40 тыс. лет назад. Все современные люди принадлежат к одному виду. Родовое и видовое название человека – Homo sapiens, или Человек разумный, – показывает, что, несмотря на целый ряд сходств с обезьянами, у человека имеются и значительные отличия, связанные, прежде всего, с прямохождением, развитием головного

Рис. 1. Карликовый мозга и социальным образом жизни.

шимпанзе, или бонобо

В морфологическом плане эти отличия относятся, в первую очередь, к скелету. Сколько же костей насчитывает скелет человека? Герой романа Л.Фейхтвангера «Иудейская война» по имени Иосиф подчеркивал: «Наши женщины воспитываются не для молитв… Они обязаны соблюдать запреты, но не повеления. У нас есть триста шестьдесят пять повелений, по числу дней в году, и двести сорок восемь запретов,

по числу костей в человеке». В современной анатомии указывают неопределенное число костей – более 200 или в среднем 208. Количество костей у разных людей действительно варьируется. Связано это с индивидуальной изменчивостью, а также наличием или отсут-



ствием маленьких, напоминающих семена кунжута (сесамовидных), косточек (рис. 2).
Рис. 2. Правая кисть, вид с передней (ладонной) стороны.

В области пястно-фаланговых сочленений I, II и V пальцев и

межфалангового сочленения I пальца на ладонной поверхности, в толще сухожилии мышц встречаются сесамовидные кости (Оssa sesamoidea)
Одну такую косточку, но большую и постоянную знает каждый – это надколенник или «коленная чашечка». Разным бывает и число позвонков (33 или 34) из-за колеблющегося

количества позвонков, в первую очередь в копчике – 4 или 5.

В отличие от обезьян у человека наблюдается S-образный позвоночник, с отчетливыми шейным и позвоночным изгибами. Это связано с прямохождением. В.В.Маяковский образно подчеркнул:

Искривился позвоночник, как оглоблей ударенный,

Но ученому ли думать о пустяковом изъяне?

Он знает отлично написанное у Дарвина,

Что мы – лишь потомки обезьяньи.

Дело, конечно, не в оглобле, а в том, что на каждый элемент позвоночного столба падает определенная нагрузка. Наибольшая величина ее приходится на поясничный отдел, поэтому там и позвонки наиболее массивные, и амортизационный изгиб четко выражен.

А помогают смягчать толчки при прямохождении специальные хрящевые диски между позвонками, которые не только частично поглощают приходящиеся нагрузки, но соединяют и удерживают позвонки между собой, позволяя им выполнять разнообразные движения.

У человека вертикальное положение, позволяющее длительное время стоять (опора), ходить и бегать, обусловило иную, по сравнению с обезьянами, анатомию как верхних, освободившихся от функции передвижения, так и нижних конечностей. Центр тяжести тела человека лежит в области таза на линии, проходящей вдоль бедра, колена и голени. У шимпанзе он вынесен спереди от живота, что и облегчает ему хождение с опорой на

четыре конечности, и позволяет лазать по деревьям. Значительная доля массы конечностей приходится на мышцы – около 50 % всей мускулатуры человека составляют мышцы ног, которые удерживают тело. Например, наибольшее развитие получили такие мышцы, как икроножные, четырехглавые и разгибатели бедра. Очень развиты ягодичные

мышцы.


Верхние конечности утратили функцию опоры при передвижении и превратились в руки, которые являются как продуктом, так и орудием труда. Большой палец кисти

полностью противопоставлен остальным, что способствует подвижности руки и позволяет ей выполнять разнообразные точные движения: писать, рисовать,



шить, играть на музыкальных инструментах и др. Сохранились восторженные описания кистей рук музыкантов (например, скрипача Н.Паганини) и хирургов (Н.Пирогова). М.Горький очень точно описал руки такого труженика, каким был Л.Толстой: «У него удивительные руки – некрасивые, узловатые от расширенных вен и все-таки исполненные особой выразительности и творческой силы. Вероятно, такие руки были у Леонардо да Винчи». Настоящий гимн рукам человека представляют собой скульптуры Родена «Рука Создателя» и «Собор» (рис. 3).

Рис. 4. Скульптуры О.Родена:



а – Рука Создателя (1897–1898);

б – Собор (1908)

На подушечках пальцев людей сильно развиты папиллярные узоры, индивидуальные для каждого человека. Именно отпечатки пальцев часто позволяют детективам определить преступника.

Стопа человека стала как органом опоры, так и амортизатором от толчков и сотрясений, которые испытывают не только ноги, но и остальные части скелета и находящиеся под их защитой внутренние органы. В своем романе «Живые и мертвые» К.Симонов отметил, что у принявшего твердое решение человека походка, даже несмотря на усталость, становится уверенной и упругой.

Прямохождение привело и к изменению формы грудной клетки. Она стала более округлой и уплощенной в переднезаднем направлении. Этот же фактор определил и форму таза, который характеризуется низкой расширенной формой.

Прямохождение и возникновение речи наложило отпечаток и на череп. Известный литовский поэт Э.Межелайтис писал:

А в минуты печали земля

Подарила мне шар головы,

Так похожий на землю и солнце…

В черепе человека произошло смещение точки опоры головы вперед, а возникновение речи и изменение процесса питания (зубы перестали быть средством защиты или нападения, и отпала необходимость в грубой переработке пищи) привело к уменьшению размеров челюстей и, в целом, лицевого отдела черепа. Мозговой же отдел черепа, наоборот, увеличился, т.к. увеличилась и масса головного мозга. В процессе развития происходило как бы выдвижение мозгового отдела черепа над лицевым. У новорожденных детей мозговой отдел значительно превышает по величине лицевой (отношение 8:1). По мере взросления происходит увеличение лицевого отдела черепа, и соотношение в итоге становится 2:1. Мышцы черепа человека также отличаются от

мышц обезьян. У человека очень развиты мимические мышцы, что связано с развитием его эмоциональной сферы.

Увеличение головного мозга связано с мощным развитием больших полушарий и дифференциацией его областей, ответственных за мышление и речь (в первую очередь, лобных, теменных и височных долей). Эти доли ответственны за высшую нервную де-

ятельность. У человека она характеризуется наличием не только первой сигнальной системы, ответственной за восприятие раздражений анализаторами, но и второй сигнальной системы, в основе которой лежит способность человека воспринимать (читать или слышать) устную или письменную речь.

Вторая сигнальная система становится внегенетическим способом передачи информации в поколениях людей через обучение и воспитание. Недаром человеческие детеныши, воспитанные животными (например, как Маугли, волками) или лишенные общения с людьми в процессе развития, не могут говорить, понимать речь, ведут себя подобно животным. Поэтому позволим себе усомниться в правдивости рассказанной

Р.Киплингом истории о Маугли.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что человек – это не только биологическое, но и социальное существо.



? 1. Кто был основоположником первой научной классификации растений и животных?

Вспомните основные систематические единицы классификации растений и животных. Приведите примеры.



2. Почему Человека разумного относят к типу Хордовые, подтипу Черепные и классу

Млекопитающие? Какие еще классы выделяют в подтипе Черепные?



3. К какому подклассу и отряду относят Человека разумного? Почему?

4. Сравните анатомическое строение человека и человекообразных обезьян.

5. За что ответственны первая и вторая сигнальные системы человека?

6. Как переход к прямохождению отразился на особенностях строения скелета человека: а) черепа, б) позвоночного столба, в) грудной клетки, г) верхних и нижних конечностей,

д) мышц головы и конечностей?



7. Почему людей относят к биосоциальным существам?

8. Как описывают писатели и поэты: а) руки человека, б) походку человека? Приведите примеры.

9. Почему руки человека называют органом и продуктом труда?

10. В прежние времена преподаватели анатомии, обожавшие публичные эффекты, бросали

на пол череп молодого человека и череп старика. Первый подпрыгивал как мячик, а второй – раскалывался на куски. Почему?



11. Вспомните из курса анатомии человека (основная школа) строение скелета, особенности костной ткани, классификацию и функции костей.

12. Подготовьте сообщение об одном из представителей человекообразных обезьян, вос-

пользовавшись возможностями Интернета. Что объединяет выбранный вами объект с человеком? Что отличает?

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал