Перестройки организма человека при его становлении

ПЕРЕСТРОЙКИ ОРГАНИЗМА  ЧЕЛОВЕКА ПРИ ЕГО СТАНОВЛЕНИИ

Организм человека формировался, приспосабливаясь к резко изменяющимся условиям среды и образа жизни. Прямохождение вызвало коренную перестройку скелета, мускулатуры и управления локомоциями.

1. Перестройка  скелета и мышц

Прямохождение привело к коренной перестройке всего скелета и обслуживающей его мускулатуры.

Вертикальное положение  корпуса резко сократило площадь  опоры, сведенную к области, ограниченной стопами ног, в пределах которой  находится центр тяжести тела. Произошло перераспределение нагрузок на скелет, вызвавшее характерные перестройки

его основных костей.

Таз, принимающий на себя вес всего тела, становится более  массивным, расширяются крылья подвздошных костей, вертлужная впадина смещается вверх, обеспечивая устойчивость в тазобедренном суставе.

В связи с выполняемой  опорной функцией бедро и голень становится толще, а как приспособление к быстрому передвижению, особенно в условиях охоты, нападения и бегства, они удлиняются, обеспечивая более длинный шаг, бег, прыжок.

Коренным образом перестраивается стопа, на которую ложится вся тяжесть тела. Она принимает наиболее прочную и амортизирующую толчки форму свода, укрепленного связками и мышцами подошвы, в отличие от задних конечностей обезьяны.

Однако наиболее разительные  перестройки претерпели кости черепа.

 

На рис. изображено, как менялась форма черепа предков современного человека в связи с развитием мозга и изменением образа жизни.

Рост массы мозга, преимущественно  передних его отделов, вызвал прогрессирующее увеличение объема черепа с выпячиванием лобных отделов. Благодаря развитию рук челюсти утрачивают хватательную функцию, укорачиваются, и из вытянутой вперед звериной морды формируется благородное человеческое

лицо с высоким лбом.

Суставы костей плеча и  предплечья вместе с многозвенными  сочленениями кисти обеспечивают разнообразные движения руки семи степеней свободы. Удлинение фаланги и противопоставление большого пальца позволяют брать в руки и исследовать мельчайшие предметы.

мышцы

Стояние человека на двух ногах  поддерживается постоянным напряжением  связок и мышц тазобедренных, коленных и голеностопных суставов, а также внутре нних суставов стопы и пальцев. Особенно большая нагрузка падает на м ы ш ц ы — разгибатели

нижни х конечностей, дна таза и передней брюшной стенки. Мышцы шеи предохраняют голову от падения вперед. Непрерывно напрягаются сгибательные и разгибательные мышцы ног и туловища, удерживая тело в вертикальном положении.

Прямостояние человека обеспечивается непрерывным балансирование напряжения сгибательных и разгибательных мышц, поэтому он стоит не абсолютно неподвижно, а слегка покачиваясь.

Хотя обеспечивающие прямостояние мышцы принадлежат к скелетной мускулатуре, они приспособились к выполнению функции длительного тонического напряжения путем увеличения в своем клеточном составе числа так называемых красных волокон. Которые обильно снабжены саркоплазмой, в связи с чем они более выносливы и способны к продолжительному сокращению, не испытывая утомления.

Для сохранения динамического равновесия развилась сложная система рефлекторного управления мускулатурой. Управляющие сигналы поступают от самих мышц, от лабиринтных органов равновесия и от глаз; центры управления располагаются на разных уровнях мозга. Особое значение имеют рефлексы ствола мозга, регулирующие взаимоотношение тонуса сгибательной и разгибательной мускулатуры.

Прямохождение, кроме непрерывного напряжения тонической мускулатуры, требует участия мощных мышц физического действия, способных преодолеть инерцию массы тела и сообщить ему необходимое ускорение. Двуногое передвижение вызвало у человека в отличие от его четвероруких предков значительное развитие таких мышц, как ягодичные и икроножные,

поднимающие пето тяжесть  веса тела (рис. 16). Соответственно чрезвычайно  усложнилось и нервное управление локомоциями. Оно охватывает не только аппарат срочного, мгновенно меняющегося перераспределения тонуса позных мышц, но и экстренное включение мышц быстрых движений, осуществляющих ходьбу, бег и прыжки. В управлении столь ответственными действиями участвуют высшие отделы мозга, т. е. имеют место произвольные

двигательные акты под  контролем сознания.

.Перестройка системы кровообращения

Переход к вертикальному  положению тела создал существенно  новые условия прежде всего для движения крови в сосудах и работы сердца.

Прямостояние человека направило в сосуды ног всю тяжесть кровяного столба, определяемого его ростом. Особенно наглядно это проявляется в венах. Давление крови в венах закономерно

нарастает от отрицательных  значений в венозных синусах головы до максимальной положительной величины в венозных сплетениях

стопы.

Рис. Давление крови в разных участках венозного русла (А. Гайтон, 1962)

Особенно ярко следы приспособительных  перестроек физиологических функций  проявляются в деятельности сердца — органа, обеспечивающего экстренные потребности усиленного кровоснабжения мускулатуры в критических ситуациях, требующих максимального

напряжения сердечная реакция увеличения напора крови в сосуды мускулатуры не только потеряла свое приспособительное значение, но оказались возможной причиной возникновении некоторых нарушений нормальной деятельности сердца и сосудов. Вызванная волнением усиленная работа сердца гонит кровь в артерии, но, не имея выхода в сосуды бездействующих мышц создает стойкое высокое артериальное давление.

Эволюция питания

Важнейшим экологическим  фактором, был переход от растительной пищи при жизни на деревьях ко все более разнообразному питанию с использованием личинок насекомых, червей,

моллюсков, ниц, птиц, а затем, при отступлении лесов, к добыванию  пищи охотой на крупных животных. Питание мясом дало возможность существенно улучшить энергетический баланс организма. Отпали затраты энергии на значительную механическую и химическую обработку

растительных продуктов, требующих больших усилий.

Палеонтологические находки  позволяют сделать вывод, что  для первобытного человека в эпоху  палеолита и мезолита основным средством питания становится добываемое на охоте мясо.

Однако, судя по найденным  остаткам, первобытные люди пополняли  свой рацион питания и растительными  продуктами, выкапывая съедобные корни и поедая съедобные растения.

В дальнейшем эволюция питания проходила в соответствии с природными пищевыми ресурсами района обитания и характером хозяйственной деятельности людей. При этом определились преимущественно охотничьи (включая рыбную ловлю) сообщества, по мере приручения диких копытных —пастушеские, затем, как итог освоения посевов полезных растений, земледельческие и, наконец, наиболее развитые сообщества, занимающиеся и земледелием, и животноводством.

Изменившийся характер питания  обусловил весьма существенную перестройку органов пищеварения. Лишенные хватательной ф ун кции челюсти стали короче, а зубы , количество котор ы х осталось пре жним , располагаются более тесно, и сам ый к р айни й, н аз в а н н ы й

зубом мудрости, с трудом нахо дит себе место. С а м и зубы приспособились к м е х ан и ч е с к им у с и л и я м , но их эмаль. выдержавшая колоссальные механические нагрузки в процессе биологической эволюции, никогда не сталкивалась с очень горячей и очень холодной пищей. Незнакомые животным горячие блюда, кофе, ледяное мороженое вызывают трещины эмали зубов человека, в результате развивается кариес и зубы гибнут.

Человек приспособился к  питанию самыми разнообразными пищевыми продуктами. Соответственно перестраивались  его органы пищеварения. От растительноядных предков, длительно пережевывавших пищу, он сохранил непрерывную секрецию слюны и

большую трущую поверхность  коренных зубов, хотя и приобрел клыки  плотоядных. Птиалин слюны обеспечивает переваривание углеводов, а пепсин желудочного сока — расщепление белков. Освоение мясной пищи сделало ненужным многометровый толстый

кишечник растительноядных, который укоротился. Однако замена микрофлоры брожения, разрушавшей растительную клетчатку, па микрофлору г н и е ни я белковых продуктов рассматривается как неблагоприятное 'условие интоксикации организма

 

 

 

ГИПОТЕЗЫ ПРЯМОХОЖДЕНИЯ.

 

При всем разнообразии гипотез, объясняющих появление людей, во главу угла почти неизменно ставятся два события, которые, как считается, имели ключевое значение для начала процесса гоминизации. Эти события - переход части высших обезьян (гоминоидов) от преимущественно древесного образа жизни в лесах к преимущественно наземному существованию в открытых или мозаичных ландшафтах, и освоение ими прямохождения. Считается, что первое, поставив предков гоминид перед необходимостью приспособления к новой, непривычной среде, подталкивало их к поиску новых экологических ниш и стимулировало развитие орудийной деятельности, социальности и т.п., а второе, имевшее результатом освобождение передних конечностей от опорно-двигательной функции, являлось необходимой предпосылкой такого развития. Если бы удалось объяснить, что именно привело к смене среды обитания, что обусловило изменение способа передвижения, и, главное, почему эти два события сделали недостаточной адаптацию обычным биологическим путем, подтолкнув к реализации культурного (то есть, прежде всего, интеллектуального) потенциала, то главную проблему антропогенеза можно было бы считать в общих чертах решенной. Между тем, более или менее ясен ответ лишь на первый из перечисленных вопросов (подробней об этом говорится дальше), тогда как относительно причин и следствий перехода к прямохождению разброс во мнениях очень велик, и степень ясности здесь обратно пропорциональна все растущему числу гипотез.

Большинство авторов, затрагивающих  вопрос о происхождении двуногости у гоминид, уверены, что это свойство с самого начала давало какие-то преимущества его обладателям, в противном случае оно бы просто не возникло. Точка зрения, бесспорно, абсолютно логичная, но в чем же, по мнению тех, кто ее разделяет, состояли эти преимущества? Ответов на этот вопрос предложено очень много, но ни один из них, как мы увидим, нельзя признать убедительным.

Согласно широко распространенной гипотезе, переход предков человека к прямохождению, или, как часто выражаются антропологи, к ортоградной локомоции, объяснялся необходимостью приспособления к открытым ландшафтам, т.е. к жизни в саванне, в степи, в местах, лишенных или почти лишенных древесной растительности. Еще в позапрошлом веке эту идею высказывали французский натуралист Жан Батист Ламарк, первым создавший целостное учение об эволюции органического мира, и английский естествоиспытатель Альфред Уоллес, одновременно с Дарвином разрабатывавший теорию естественного отбора. Однако один факт, о котором не могли знать Ламарк и Уоллес, но должны знать их современные последователи, делает эту гипотезу крайне сомнительной. Дело в том, что, как выяснилось в результате многочисленных исследований, проводившихся на рубеже прошлого и нынешнего тысячелетий, ранние гоминиды в основном жили еще не в саванне, а в районах, где сохранялись, а то и господствовали влажные тропические леса. Судя по химическому составу древних почв, ископаемой пыльце растений и видовому составу животных, чьи кости сопровождают скелетные останки древнейших предков человека, и австралопитеки, и ардипитек и, тем более, их предшественники обитали, преимущественно в джунглях. Следовательно, переход к двуногости не был и не мог быть связан с приспособлением к открытым ландшафтам. Кроме того, совершенно непонятно, а почему, собственно, живя в саванне, нужно ходить на двух ногах? Ведь современные обезьяны, обитающие в безлесных районах (павианы, некоторые популяции макак), остаются четвероногими и ничуть, кажется, от этого не страдают. Оба этих возражения, кстати, в полной мере относятся и к некогда популярной идее, что гоминиды выпрямились, якобы, вследствие необходимости дальше видеть и лучше ориентироваться в саванне, где хороший обзор требовался для поисков пищи и для своевременного обнаружения опасности.

Еще одно объяснение становления  прямохождения, даже более распространенное, чем предыдущее (впрочем, оно вполне может и сочетаться с ним), заключается в предположении, что двуногость потребовалась для освобождения рук, которое, в свою очередь, было необходимо для изготовления орудий, да и вообще давало человеку множество важных преимуществ перед другими животными. Эта мысль нередко высказывалась уже в позапрошлом веке. Она нашла классическое выражение в работах Дарвина и Энгельса и была принята многими позднейшими авторами. «Человек, - писал Дарвин, - не мог бы достичь своего нынешнего господствующего положения в мире, не используя рук, которые столь восхитительным образом приспособлены служить для исполнения его Воли. … Но пока руки регулярно использовались при передвижении, они вряд ли могли бы стать достаточно совершенными для изготовления оружия, или прицельного метания камней и копий. …Уже по одним этим причинам человеку было бы выгодно стать двуногим…». На первый взгляд, оспорить приведенные аргументы невозможно: какой же, в самом деле, мог быть человек без рук, и какие же могут быть руки у существа, передвигающегося на четвереньках? Однако, здесь, как и в предшествующем случае, стройность предлагаемого объяснения нарушают некоторые факты, ставшие известными только столетие спустя после того, как увидела свет цитированная работа Дарвина. Во-первых, судя по имеющимся сейчас археологическим данным, первые каменные орудия появились, как минимум, на два, а скорее на три или даже четыре миллиона лет позже, чем первые прямоходящие гоминиды. Во-вторых, делали и использовали эти орудия, почти наверняка, сидя, так что проблемы освобождения рук при этом просто не возникало. Конечно, работать, скажем, у токарного станка или плотницкого верстака удобнее стоя, но до этого первым гоминидам было еще очень далеко. Те трудовые операции, которые были необходимы и доступны им, гораздо проще выполнять в сидячем положении. Во всяком случае, именно так предпочитают делать и человекообразные обезьяны, когда они, например, раскалывают орехи тяжелыми камнями, и археологи-экспериментаторы, когда они пытаются изготовить из кремня, кости, или дерева орудия, идентичные тем, что находят при раскопках.

Переход к двуногости и освобождение передних конечностей от опорно-двигательной функции связывали также с необходимостью переносить пищу и детенышей, или сигнализировать жестами, или отпугивать хищников, бросая в них камни и палки, и так далее. Однако все догадки такого рода основаны на явном преувеличении роли разовых, спорадических действий (бросание, жестикуляция, перенос объектов), с которыми современные обезьяны легко справляются, не меняя способа передвижения. Шимпанзе, например, вполне способны обратить в бегство леопарда, размахивая колючими ветками, или натаскать целые кучи тяжелых камней в те места, где есть много любимых ими орехов с твердой скорлупой, чтобы затем употреблять эти камни в качестве молотков и наковален. Тем не менее, то обстоятельство, что они довольно часто вынуждены использовать свои передние конечности как руки, не мешает им до сих пор оставаться, как и миллионы лет назад, четвероногими.