Lernergebnisse
- Identifizieren Sie die Komponenten des menschlichen appendikulären Skeletts
Das appendikuläre Skelett besteht aus den Knochen der oberen Extremitäten (die Objekte erfassen und manipulieren) und den unteren Extremitäten (die eine Fortbewegung ermöglichen). Es umfasst auch den Brustgürtel oder Schultergürtel, der die oberen Gliedmaßen am Körper befestigt, und den Beckengürtel, der die unteren Gliedmaßen am Körper befestigt (Abbildung 1).,
Abbildung 1. Das appendikuläre Skelett besteht aus den Knochen der Brustgliedmaßen (Arm, Unterarm, Hand), der Beckengliedmaßen (Oberschenkel, Bein, Fuß), des Brustgürtels und des Beckengürtels. (credit: Modifikation der Arbeit von Mariana Ruiz Villareal)
Der Brustgürtel
Die Brustgürtelknochen liefern die Befestigungspunkte der oberen Gliedmaßen am axialen Skelett. Der menschliche Brustgürtel besteht aus dem Schlüsselbein (oder Schlüsselbein) im vorderen und dem Schulterblatt (oder Schulterblättern) im hinteren (Abbildung 2).,
Abbildung 2. (a) Der Brustgürtel bei Primaten besteht aus den Schlüsselbeinen und Schulterblättern. (b) Die hintere Ansicht zeigt die Wirbelsäule des Schulterblatts, an der sich der Muskel anhaftet.
Die Schlüsselbeine sind S-förmige Knochen, die die Arme am Körper positionieren. Die Schlüsselbeine liegen horizontal über der Vorderseite des Thorax (Brust) knapp über der ersten Rippe. Diese Knochen sind ziemlich zerbrechlich und anfällig für Frakturen., Zum Beispiel bewirkt ein Sturz mit ausgestreckten Armen, dass die Kraft auf die Schlüsselbeine übertragen wird, was bei übermäßiger Kraft brechen kann. Das Schlüsselbein artikuliert sich mit dem Brustbein und dem Schulterblatt.
Die Schulterblätter sind flache, dreieckige Knochen, die sich auf der Rückseite des Brustgürtels befinden. Sie unterstützen die Muskeln, die das Schultergelenk kreuzen. Ein Grat, die so genannte Wirbelsäule, verläuft über die Rückseite des Schulterblattes und kann leicht durch die Haut gefühlt werden (Abbildung 2). Die Wirbelsäule des Schulterblatts ist ein gutes Beispiel für einen knöchernen Vorsprung, der einen breiten Bereich der Befestigung der Muskeln an Knochen erleichtert.,
Die obere Extremität
Abbildung 3. Die obere Extremität besteht aus dem Humerus des Oberarms, dem Radius und der Ulna des Unterarms, acht Knochen des Karpus, fünf Knochen des Metacarpus und 14 Knochen der Phalangen.
Die obere Extremität enthält 30 Knochen in drei Regionen: Arm (Schulter bis Ellbogen), Unterarm (Ulna und Radius) sowie Handgelenk und Hand (Abbildung 3).
Eine Artikulation ist jeder Ort, an dem zwei Knochen verbunden sind. Der Humerus ist der größte und längste Knochen der oberen Extremität und der einzige Knochen des Armes., Es artikuliert sich mit dem Schulterblatt an der Schulter und mit dem Unterarm am Ellenbogen. Der Unterarm erstreckt sich vom Ellbogen bis zum Handgelenk und besteht aus zwei Knochen: der Ulna und dem Radius. Der Radius befindet sich entlang der lateralen (Daumen -) Seite des Unterarms und artikuliert sich mit dem Humerus am Ellenbogen. Die Ulna befindet sich auf dem medialen Aspekt (Pinky-Finger-Seite) des Unterarms. Es ist länger als der radius. Die Ulna artikuliert sich mit dem Humerus am Ellenbogen., Der Radius und die Ulna artikulieren sich auch mit den Karpalknochen und miteinander, was bei Wirbeltieren einen variablen Rotationsgrad des Karpus in Bezug auf die lange Achse der Extremität ermöglicht. Die Hand umfasst die acht Knochen des Karpus (Handgelenk), die fünf Knochen des Metacarpus(Handfläche) und die 14 Knochen der Phalangen (Ziffern). Jede Ziffer besteht aus drei Phalangen, mit Ausnahme des Daumens, wenn vorhanden, die nur zwei hat.
Der Beckengürtel
Der Beckengürtel wird an den unteren Gliedmaßen des axialen Skeletts befestigt., Da es für das Gewicht des Körpers und für die Fortbewegung verantwortlich ist, ist der Beckengürtel durch starke Bänder sicher am axialen Skelett befestigt. Es hat auch tiefe Sockel mit robusten Bändern, um den Femur sicher am Körper zu befestigen. Der Beckengürtel wird durch zwei große Hüftknochen weiter verstärkt. Bei Erwachsenen werden die Hüftknochen oder Coxalknochen durch die Verschmelzung von drei Knochenpaaren gebildet: Ilium, Ischium und Schambein. Das Becken verbindet sich im vorderen Teil des Körpers an einem Gelenk, das als Schambeinsymphyse bezeichnet wird, und mit den Knochen des Kreuzbeins im hinteren Teil des Körpers.,
Das weibliche Becken unterscheidet sich geringfügig vom männlichen Becken. Über Generationen der Evolution reproduzierten sich Weibchen mit einem breiteren Schamwinkel und einem Beckenkanal mit größerem Durchmesser erfolgreicher. Daher hatten ihre Nachkommen auch eine Beckenanatomie, die eine erfolgreiche Geburt ermöglichte (Abbildung 4).
Abbildung 4. Um sich an die Fortpflanzungsfähigkeit anzupassen, ist das (a) weibliche Becken leichter, breiter, flacher und hat einen breiteren Winkel zwischen den Schambeinen als (b) das männliche Becken.,
Die untere Extremität
Die untere Extremität besteht aus dem Oberschenkel, dem Bein und dem Fuß. Die Knochen der unteren Extremität sind Femur (Oberschenkelknochen), Patella (Kniescheibe), Tibia und Fibula (Beinknochen), Tarsals (Knöchelknochen) sowie Metatarsalen und Phalangen (Fußknochen) (Abbildung 5). Die Knochen der unteren Extremitäten sind dicker und stärker als die Knochen der oberen Extremitäten, da das gesamte Körpergewicht und die daraus resultierenden Fortbewegungskräfte unterstützt werden müssen. Zusätzlich zur evolutionären Fitness reagieren die Knochen eines Individuums auf Kräfte, die auf sie ausgeübt werden.,
Der Femur oder Oberschenkel ist der längste, schwerste und stärkste Knochen im Körper. Femur und Becken bilden das Hüftgelenk am proximalen Ende. Am distalen Ende bilden Femur, Tibia und Patella das Kniegelenk. Die Patella oder Kniescheibe ist ein dreieckiger Knochen, der vor dem Kniegelenk liegt. Die Patella ist in die Sehne der Femurstrecker (Quadrizeps) eingebettet. Es verbessert die Knieverlängerung durch Verringerung der Reibung. Die Tibia oder Schienbein ist ein großer Beinknochen, der sich direkt unter dem Knie befindet., Die Tibia artikuliert sich mit dem Femur an seinem proximalen Ende, mit der Fibula und den Tarsalknochen an seinem distalen Ende. Es ist der zweitgrößte Knochen im menschlichen Körper und ist verantwortlich für die Übertragung des Körpergewichts vom Femur auf den Fuß. Die Fibula oder Wadenbein, Parallelen und artikuliert mit der Tibia. Es artikuliert sich nicht mit dem Femur und trägt kein Gewicht. Die Fibula dient als Ort der Muskelanhaftung und bildet den lateralen Teil des Sprunggelenks.
Die Tarsals sind die sieben Knochen des Knöchels., Der Knöchel überträgt das Gewicht des Körpers von der Tibia und der Fibula auf den Fuß.
Die Metatarsalen sind die fünf Knochen des Fußes. Die Phalangen sind die 14 Zehenknochen. Jede Zehe besteht aus drei Phalangen, mit Ausnahme der großen Zehe, die nur zwei hat (Abbildung 5).
Variationen gibt es bei anderen Arten; Zum Beispiel sind die Metakarpale und Metatarsalen des Pferdes vertikal ausgerichtet und nehmen keinen Kontakt mit dem Substrat auf.,
Entwicklung des Körperdesigns für die Fortbewegung an Land
Der Übergang von Wirbeltieren an Land erforderte eine Reihe von Änderungen im Körperdesign, da die Bewegung an Land eine Reihe von Herausforderungen für Tiere darstellt, die an die Bewegung im Wasser angepasst sind. Der Auftrieb des Wassers sorgt für einen gewissen Auftrieb, und eine häufige Form der Bewegung durch Fische sind seitliche Wellen des gesamten Körpers. Diese Hin – und Herbewegung drückt den Körper gegen das Wasser und erzeugt eine Vorwärtsbewegung., Bei den meisten Fischen befestigen sich die Muskeln gepaarter Flossen an Gürteln im Körper, was eine gewisse Kontrolle der Fortbewegung ermöglicht. Als sich bestimmte Fische an Land bewegten, behielten sie ihre seitliche wellenförmige Fortbewegungsform (anguilliform) bei. Anstatt jedoch gegen Wasser zu drücken, wurden ihre Flossen oder Flossen zu Berührungspunkten mit dem Boden, um die sie ihre Körper drehten.
Die Wirkung der Schwerkraft und der fehlende Auftrieb an Land bedeuteten, dass das Körpergewicht an den Gliedmaßen aufgehängt wurde, was zu einer verstärkten Stärkung und Verknöcherung der Gliedmaßen führte., Die Wirkung der Schwerkraft erforderte auch Änderungen am axialen Skelett. Seitliche Wellen von Land – und Wirbelsäulen verursachen Torsionsbelastung. Eine festere, verknöchertere Wirbelsäule wurde bei terrestrischen Tetrapoden üblich, da sie die Belastung reduziert und gleichzeitig die Kraft bietet, die zur Unterstützung des Körpergewichts erforderlich ist. In späteren Tetrapoden begannen die Wirbel eine vertikale Bewegung anstelle einer lateralen Flexion zuzulassen. Eine weitere Veränderung des axialen Skeletts war der Verlust einer direkten Befestigung zwischen Brustgürtel und Kopf., Dies reduzierte die Erschütterung des Kopfes durch den Aufprall der Gliedmaßen auf den Boden. Die Wirbel des Halses entwickelten sich auch, um eine Bewegung des Kopfes unabhängig vom Körper zu ermöglichen.
Das appendikuläre Skelett von Landtieren unterscheidet sich auch von Wassertieren. Die Schultern befestigen sich durch Muskeln und Bindegewebe am Brustgürtel und reduzieren so das Verkrampfen des Schädels. Aufgrund einer lateralen wellenförmigen Wirbelsäule wurden bei frühen Tetrapoden die Gliedmaßen zur Seite gespritzt und die Bewegung erfolgte durch „Liegestütze“.,“Die Wirbel dieser Tiere mussten sich ähnlich wie Fische und Reptilien nebeneinander bewegen. Diese Art der Bewegung erfordert große Muskeln, um die Gliedmaßen in Richtung der Mittellinie zu bewegen; es war fast wie Gehen, während Liegestütze zu tun, und es ist keine effiziente Nutzung von Energie. Spätere Tetrapoden haben ihre Gliedmaßen unter ihren Körper gelegt, so dass jeder Schritt weniger Kraft erfordert, um sich vorwärts zu bewegen. Dies führte zu einer verminderten Adduktorenmuskelgröße und einem erhöhten Bewegungsbereich der Schulterblätter., Dies beschränkt auch die Bewegung in erster Linie auf eine Ebene und erzeugt eine Vorwärtsbewegung, anstatt die Gliedmaßen sowohl nach oben als auch nach vorne zu bewegen. Der Femur und der Humerus wurden ebenfalls gedreht, so dass die Enden der Gliedmaßen und Ziffern in Bewegungsrichtung nach vorne und nicht zur Seite gerichtet waren. Durch die Platzierung unter dem Körper können Gliedmaßen wie ein Pendel nach vorne schwingen, um einen Schritt zu erzeugen, der effizienter für die Bewegung über Land ist.
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