Почему прочны кости

По внешнему виду кость часто кажется сплошной, целиком состоящей из твёрдо­го материала. На деле это не так: большинство костей внутри заполнены неокостеневающей тканью — костным мозгом — или просто полые внутри. Благода­ря этому скелет взрослого человека, например, весит всего около 8 кг. За счёт че­го же достигается удивительная прочность скелета (большая берцовая кость человека выдерживает нагрузку до 1,5 т)?

Дело в том, что в веществах кости есть две «составляющие»: гибкая (органические ве­щества) и твёрдая, но хрупкая (соли кальция). Прокалённая на огне кость твёрдая, но может рассыпаться от одного прикосновения. А кость, обработанную соля­ной кислотой, вполне можно завязать узлом, хотя сломать почти невозможно.

Похожий принцип сочетания твёрдости и гибкости применяется человеком в строительстве (кстати говоря, позаимство­ван он у природы). Бетон — материал хрупкий, железо — гибкий. Бетон в соче­тании с железным каркасом (железобетон) гораздо прочнее каждого из этих двух ма­териалов в отдельности.

Суставы

Одно из самых удивительных «изобрете­ний» природы, связанных со скелетом, — суставы. Если бы все кости скелета, например, человека просто неподвижно со­единялись друг с другом, такой человек не смог бы даже пошевелиться. Подвижные со­единения костей и называются суставами.

Участки соприкасающихся в суставе кос­тей покрыты хорошо скользящим хрящом и герметически укрыты оболочкой — сустав­ной капсулой (сумкой). Для уменьшения трения полость, частично разделяющая кости, заполняется синовиальной жидко­стью, которую выделяют ткани суставной сумки и хрящей. Стираясь при трении, хрящ также превращается в смазку. Здоровый сус­тав, таким образом, сам себя смазывает и поддерживает в рабочем состоянии.

Есть суставы, которые могут только сгибаться и разгибаться (например, суставы между фалангами пальцев человека). Другие могут, кроме того, совершать движения в разных направлениях — в стороны и т. д. На­конец, шаровидные суставы (например, плече­вой) могут ещё и вращаться.

28

Сравнительные размеры синего кита, диплодока и слона.

благодаря тому, что пропитана фосфатом кальция. Большинство позвоночных нашло интересный компромисс между необходимостью роста и потребностью в прочном скелете. У зародышей и молодых растущих животных скелет полностью или большей частью состоит из хряща. Но у взрослых особей он окостеневает, хрящ вытесняется костью (см. ст. «Ткани»). Окостенение скелета человека заканчивает­ся к 25 годам.

Эволюция вносила в свой первоначальный «проект» (внутренний скелет) всё новые и новые усовершенствования и дополнения. На­сколько скелет человека, состоящий из 206 костей, отличается от скелета ланцетника, в котором — одна-единственная хорда!

МОГЛИ ЛИ

СУЩЕСТВОВАТЬ

ВЕЛИКАНЫ СВИФТА?

Гулливер, герой знаменитого произведения Джонатана Свифта, совершая свои фан­тастические путешествия, оказы­вался в стране великанов, чей рост в 12 раз превышал рост Гулливера.

Автор «Путешествий Гулливе­ра» вряд ли заботился о научной обоснованности своего повество­вания. Между тем вопрос о том, возможно ли существование людей-великанов, подобных изображён­ным в романе Свифта, был решён наукой почти за сто лет до выхо­да в свет этого произведения.

В 1638 г. Галилео Галилей пришёл к выводу о том, что по за­конам физики форма крупной особи должна сильно отличаться от формы мелкой особи. Кости крупного животного должны иметь гораздо большую толщину относительно своей длины, чтобы сохранить ту же прочность. Что­бы скелет свифтовских великанов выдерживал их тяжесть, они долж­ны были бы состоять почти из одних костей.

Таково одно из ограничений, ус­танавливающих предел максималь­ным размерам земных животных.