人体骨骼承载力超过花岗岩
  • 来源:科普时报
  • 作者:王欣
  • 2022-08-14 11:06

人体是生命的有机体,无机物只占体重4%,这些无机物是用来干什么的?主要就是构成骨骼。骨骼是骨头按照一定的排列组合方式结合在一起的硬组织,就像建高楼先要用钢筋搭框架,构成人体必须以骨骼作为支架。人体共有206块骨头,其中颅骨及听小骨29块,脊柱26块,肋骨和胸骨25块,肩、手臂和手骨64块,骨盆、腿和脚骨62块。欧美人的第5脚趾骨多为3节,东亚人的第5脚趾骨多为两节,实际只有204块骨头。

人体的骨头由矿物质、有机质和水构成。这些材料本身并不是高强度建筑材料,组合在一起却有很高的硬度和抗压能力。每平方厘米的花岗岩能承受1350千克的压力,而每平方厘米的骨头可以承受2100千克的压力。我们如果把骨头放在显微镜下观察,就会发现骨头内部有很多中空的网眼状结构,被称为“骨小梁”。骨小梁沿着承重的方向交织排列,使骨骼有很强的抗压能力。骨小梁构成了骨松质,骨松质的外围是骨密质,骨密质由圆柱形的骨板组成,细如发丝的血管穿行于骨板中为骨细胞提供营养。

人体中99%的钙和85%的磷都储存在骨骼中。骨骼的生长发育离不开钙,而钙的吸收和利用又离不开维生素D,缺钙或维生素D都可能造成骨骼疾病,其中最典型的是佝偻病。

在人体的不同部位,骨骼发挥着不同的作用。颅骨看起来是一个坚硬的球体,实际上是由23块扁骨和不规则骨拼接而成。颅骨保护着大脑,如果不够坚实,人栽了跟头就别想爬起来,足球运动员也休想用头球射门。在人体的头部除了颅骨就是内耳的两对听小骨。听小骨是人体最小巧的骨头,构成了鼓膜到内耳之间的听骨链,对声波起传导和放大的作用。

脊柱是人体的顶梁柱,由7块颈椎、12块胸椎、5块腰椎和1块骶骨、1块尾骨构成。脊柱既坚固又灵活,让人可以昂首挺胸地站立,也可以做出弯腰和转身的姿势。正常人的脊柱是S形,有四个弯曲。这些弯曲不是一出生就有的,而是后天逐渐发育形成的。新生儿的脊柱是弓形的。当幼儿开始抬头,颈部的椎骨向前凸出形成了颈曲。幼儿坐着时,胸椎向后逐渐凸出形成了胸曲,学走路的时候为了保持身体平衡,腰椎向前凸出形成腰曲,骶骨和尾骨向后凸出形成骶曲。这四个弯曲可以减少走路、跳跃对脊柱造成的震动,从而减轻对头部的冲击。

人体中最长的骨头是股骨,成人股骨的长度大约是身高1/4。身高腿长的人类“站得高,看得远”,这是在进化中取胜的关键因素之一。人体中最坚硬的胫骨位于小腿内侧,就像两根铁柱一样承担着全身的重量,最大承重量可以达到人体体重20倍。

骨头的前端被软骨覆盖,软骨由软骨细胞和软骨基质构成。软骨能够防止骨头相互摩擦,还能利用自身的弹性辅助肌肉完成一些运动。软骨如果发生钙化,就变成发育成熟的骨头。骨头的生长发育就是靠着两端骨骺部位的软骨钙化来进行的。肌肉的一端长在一块骨头上,另一端绕过关节长在另一块骨头上,这样肌肉的收缩就可以通过关节引起骨头的运动。肌肉、骨和关节共同构成了人体的运动系统。运动系统的重量占人体体重60%左右,人由此获得了行动的自由。

(作者系华中师范大学副教授、湖北省生理学会理事)

责任编辑:毛梦囡
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