Эволюция человека прямохождения , которое началось в приматах около четырех миллионов лет назад, [1] или еще семь миллионов лет назад с Sahelanthropus , [2] , или около 12 миллионов лет назад с Danuvius guggenmosi , привела к морфологическим изменениям к скелет человека, включая изменения расположения и размера костей стопы, размера и формы бедра, размера колена , длины ноги , а также формы и ориентации позвоночного столба . В эволюционных факторах , которые произвели эти изменения были предметомнесколько теорий . [3]
Энергоэффективность [ править ]
Человеческая ходьба примерно на 75% дешевле, чем четвероногая и двуногая ходьба у шимпанзе. Некоторые гипотезы подтверждают, что двуногие движения увеличивают энергетическую эффективность передвижения и что это важный фактор в возникновении двуногого передвижения. Люди экономят больше энергии, чем четвероногие, при ходьбе, но не при беге. Бег человека на 75% менее эффективен, чем ходьба. Исследование помогло доказать, что ходьба живых двуногих гомининов заметно более эффективна, чем ходьба живых четвероногих гомининов, но затраты на четвероногие и двуногие передвижения одинаковы. [4]
Нога [ править ]
Человеческие ступни эволюционировали с увеличенными пятками, чтобы выдерживать вес, который также увеличился в результате эволюции. [5] Человеческая ступня эволюционировала как платформа для поддержки всего веса тела, а не как захватывающая структура, как это было у ранних гоминидов . Поэтому у людей пальцы ног меньше, чем у их двуногих предков. Это включает в себя не противопоставленную большую палец , которая перемещается вместе с другими пальцами ноги. [6] Более того, у людей скорее свод стопы , чем плоскостопие. [6] Когда человекообразные гоминиды ходят прямо, вес передается от пятки., вдоль внешней стороны стопы, а затем через средние пальцы ног, в то время как человеческая ступня передает вес от пятки по внешней стороне стопы, через подушечку стопы и, наконец, через большой палец ноги. Этот перенос веса способствует сохранению энергии во время передвижения . [1] [7]
Колено [ править ]
Человеческие коленные суставы увеличены по той же причине, что и бедро - чтобы лучше поддерживать повышенное количество веса тела. [6] Степень разгибания колена (угол между бедром и голенью в цикле ходьбы) уменьшилась. Изменяющийся характер угла наклона коленного сустава у людей показывает небольшой пик разгибания, называемый «двойным действием колена», в средней фазе. Двойное действие колен снижает потерю энергии при вертикальном перемещении центра тяжести. [1] Люди ходят с прямыми коленями и согнутыми внутрь бедрами, так что колени находятся почти прямо под телом, а не в стороны, как в случае с гоминидами-предками. Этот тип походки также помогает сохранять равновесие. [6]
Конечности [ править ]
Увеличение длины ног с момента развития двуногости изменило работу мышц ног при вертикальной походке. У людей «толчок» к ходьбе исходит от мышц ног, действующих на лодыжку. Более длинная нога позволяет использовать естественное движение конечности, так что при ходьбе людям не нужно задействовать мышцы, чтобы повернуть другую ногу вперед для следующего шага. [6] Как следствие, поскольку человеческие передние конечности не нужны для передвижения, они оптимизированы для переноски, удержания и манипулирования объектами с большой точностью. [8] Это приводит к снижению силы передних конечностей по сравнению с размером тела у людей по сравнению с обезьянами. [9] Длинные задние и короткие передние конечности позволяют людям ходить прямо, в то время как орангутаны и гиббоны привыкли к тому, что более длинные руки могут качаться на ветвях. [10] Обезьяны могут стоять на задних конечностях, но они не могут делать это в течение длительного времени, не уставая. Это потому, что их бедра не приспособлены к двуногому движению. У обезьян вертикальные бедренные кости, в то время как у людей бедра слегка наклонены медиально от бедра к колену, что делает человеческие колени ближе друг к другу и под центром тяжести тела. Эта адаптация позволяет людям зафиксировать колени и долго стоять прямо без особых усилий со стороны мускулов. [11]Максимальная ягодичная мышца играет важную роль при ходьбе и является одной из самых больших мышц человека. У шимпанзе эта мышца намного меньше, что показывает, что она играет важную роль в двуногом мышлении. Когда люди бегут, наша вертикальная поза имеет тенденцию сгибаться вперед, когда каждая ступня ударяется о землю, создавая импульс вперед. Ягодичная мышца помогает предотвратить "качание вперед" или падение верхней части туловища. [12]
Бедро и таз [ править ]
Тазобедренные суставы современного человека больше, чем у четвероногих предков, чтобы лучше выдерживать большее количество веса тела, проходящего через них [6], а также имеют более короткую и широкую форму. Это изменение формы приблизило позвоночник к тазобедренному суставу, обеспечив стабильную основу для поддержки туловища во время ходьбы в вертикальном положении. [13] Кроме того, поскольку двуногая ходьба требует от человека равновесия на относительно нестабильном шаровидном суставе , размещение позвоночника ближе к тазобедренному суставу позволяет людям вкладывать меньше мышечных усилий в балансировку . [6]Изменение формы бедра могло привести к уменьшению степени разгибания бедра , к энергоэффективной адаптации. [1] [12] Подвздошная кость изменилась с длинной и узкой формы на короткую и широкую, а стенки таза были модернизированы, чтобы смотреть сбоку. Эти комбинированные изменения увеличивают площадь прикрепления ягодичных мышц; это помогает стабилизировать туловище при стоянии на одной ноге. Крестец также стал шире, увеличивая диаметр родовых путей и облегчая роды . Чтобы увеличить поверхность для прикрепления связок, чтобы поддержать внутренние органы живота во время прямой осанки, шипы Искьи стали более заметными и смещены к середине тела. [14]
Позвоночный столб [ править ]
Позвоночный столб человека изгибается вперед в поясничной (нижней) области и назад в грудной (верхней) области. Без поясничного изгиба позвоночник всегда наклонялся бы вперед, а это положение требует гораздо больших мышечных усилий для двуногих животных. При наклоне вперед люди прикладывают меньше мышечных усилий, чтобы стоять и ходить прямо. [13] Вместе поясничный и грудной изгибы переносят центр тяжести тела прямо над ступнями. [6] Кроме того, степень эрекции тела (угол наклона тела к вертикальной линии в цикле ходьбы) значительно меньше [1] для экономии энергии.
Череп [ править ]
Человеческий череп сбалансирован на позвоночнике: затылочное отверстие находится книзу под черепом, который ставит большую часть веса головки позади позвоночника. Кроме того, плоское человеческое лицо помогает удерживать равновесие на затылочных мыщелках . Из-за этого прямое положение головы возможно без выступающих надглазничных гребней и сильных мышечных прикреплений, которые есть, например, у обезьян. В результате у людей мышцы лба ( затылочно-лобные мышцы ) используются только для выражения лица. [8]Увеличение размера мозга также сыграло важную роль в эволюции человека. Он начал увеличиваться около 2,4 миллиона лет назад, но современные уровни размера мозга были достигнуты лишь 500000 лет назад. Зоологический анализ показал, что размер человеческого мозга значительно больше, чем можно было бы ожидать для его размера. На самом деле человеческий мозг в три-четыре раза больше, чем его ближайший родственник - шимпанзе. [14]
Значение [ править ]
Даже после значительных модификаций некоторые особенности человеческого скелета остаются плохо приспособленными к двуногому движению, что приводит к негативным последствиям, преобладающим у людей сегодня. Нижняя часть спины и коленные суставы страдают от остеологической неисправности, боль в пояснице является основной причиной потери рабочего дня [15], поскольку суставы поддерживают больший вес. Артрит стал проблемой с тех пор, как гоминиды стали двуногими: ученые обнаружили его следы в позвонках доисторических охотников-собирателей. [15] Физические ограничения затрудняют изменение суставов для обеспечения большей устойчивости при сохранении эффективности передвижения. [6]
См. Также [ править ]
- Следы Хэпписбурга
- Следы Илерета
- Следы Лаэтоли
- Акушерская дилемма
Ссылки [ править ]
- ^ а б в г д Кондо, Широ (1985). Морфофизиология приматов, опорно-двигательный анализ и двуногие люди . Токио: Университет Токио Пресс. ISBN 4-13-066093-4.[ требуется страница ]
- ↑ Персонал (14 августа 2016 г.). «Что значит быть человеком? - Вертикальная ходьба» . Смитсоновский институт . Проверено 14 августа 2016 года .
- ^ Kwang Hyun, Ко (2015). «Истоки двуногости» . Бразильские архивы биологии и технологий . 58 : 929–34. arXiv : 1508.02739 . DOI : 10.1590 / S1516-89132015060399 .
- ^ Родман, Питер S .; МакГенри, Генри М. (1980). «Биоэнергетика и происхождение двуногих гоминидов». Американский журнал физической антропологии . 52 : 103–06. DOI : 10.1002 / ajpa.1330520113 .
- ^ Харкорт-Смит, WEH; Айелло, LC (2004). «Окаменелости, ноги и эволюция двуногого передвижения человека» . Журнал анатомии . 204 (5): 403–16. DOI : 10.1111 / j.0021-8782.2004.00296.x . PMC 1571304 . PMID 15198703 .
- ^ a b c d e f g h i Айелло, Лесли и Кристофер Дин (1990). Введение в эволюционную анатомию человека . Оксфорд: Elsevier Academic Press. ISBN 0-12-045591-9.[ требуется страница ]
- Перейти ↑ Latimer B, Lovejoy CO (март 1989). «Пяточная кость Australopithecus afarensis и ее значение для эволюции двуногости». Американский журнал физической антропологии . 78 (3): 369–86. DOI : 10.1002 / ajpa.1330780306 . PMID 2929741 .
- ^ a b Саладин, Кеннет С. (2003). 3-й (ред.). Анатомия и физиология: единство формы и функции . Макгроу-Хилл. стр. 286 -87. ISBN 0-07-110737-1.
- ↑ Ruff Christopher (октябрь 2003 г.). «Онтогенетическая адаптация к двуногому движению: возрастные изменения длины бедренной кости и плечевой кости и пропорции силы у людей по сравнению с павианом». Эволюция человека . 45 (4): 317–49. DOI : 10.1016 / j.jhevol.2003.08.006 .
- ↑ Thorpe SK, Holder RL, Crompton RH (июнь 2007 г.). «Происхождение человеческого двуногого мышления как приспособление к передвижению по гибким ветвям». Наука . 316 (5829): 1328–31. Bibcode : 2007Sci ... 316.1328T . DOI : 10.1126 / science.1140799 . PMID 17540902 .
- ^ Саладин, Кеннет С. "Глава 8" Анатомия и физиология: единство формы и функции. 5-е изд. Dubuque: McGraw-Hill, 2010. 281. Печать.
- ^ a b Lovejoy CO (ноябрь 1988 г.). «Эволюция ходьбы человека». Scientific American . 259 (5): 118–25. Bibcode : 1988SciAm.259e.118L . DOI : 10.1038 / Scientificamerican1188-118 . PMID 3212438 .
- ^ a b Ван В., Кромптон Р. Х., Кэри Т. С. и др. (Декабрь 2004 г.). «Сравнение скелетно-мышечных моделей с обратной динамикой AL 288-1 Australopithecus afarensis и KNM-WT 15000 Homo ergaster с современными людьми, с последствиями для эволюции двуногости». Журнал эволюции человека . 47 (6): 453–78. DOI : 10.1016 / j.jhevol.2004.08.007 . PMID 15566947 .
- ^ a b Виттман, Анна Блэкберн; Уолл, Л. Льюис (2007). «Эволюционное происхождение затрудненных родов: двуногие, энцефализация и акушерская дилемма человека». Акушерско-гинекологический осмотр . 62 : 739–48. DOI : 10.1097 / 01.ogx.0000286584.04310.5c . PMID 17925047 .
- ^ a b Джейкоб К. Коэлла; Стернс, Стивен К. (2008). Эволюция здоровья и болезней . США: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-920746-1.[ требуется страница ]
Дальнейшее чтение [ править ]
- Грабовски MW, Полк JD, Roseman CC (2011). «Дивергентные модели интеграции и уменьшение ограничений в человеческом бедре и истоки двуногости» . Эволюция . 65 (5): 1336–56. DOI : 10.1111 / j.1558-5646.2011.01226.x . PMID 21521191 .
- Кромптон Р.Х., Селлерс, Висконсин, Торп, СК (2010). «Древесность, наземность и двуногость» . Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci . 365 (1556): 3301–14. DOI : 10,1098 / rstb.2010.0035 . PMC 2981953 . PMID 20855304 .
Внешние ссылки [ править ]
- Хронология человека (интерактивная) - Смитсоновский институт , Национальный музей естественной истории (август 2016 г.).
| vте Эволюция человека | |||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Таксономия ( гоминины ) |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Предки |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Модели |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Сроки |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Другие |
| ||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
Категория
Commons
Портал эволюционной биологии