人类与动物的支持与运动，复习笔记

概览

动物需要支持以保持体形，也需要一套系统来运动。本章讲授骨骼的类型、人类肌肉骨骼系统、拮抗肌如何带动关节，以及相关健康问题。

肱二头肌与肱三头肌这对拮抗肌是经典考题。

除了人臂之外，内容标准14.3还要求把骨骼与肌肉，跟一种动物在自身栖息地中实际的运动方式联系起来。鱼靠身体两侧一列称为肌节的肌肉块依序收缩，把柔韧的脊柱弯成前进的波浪，尾鳍提供主要推力，其余鳍则负责在水中转向与保持平衡。

鸟类则把主要愈合、中空的轻质骨骼，与带龙骨突起的胸骨结合，这块骨附着强健的飞行肌，收缩时把翅膀向下拉产生升力，向上拉则用于恢复。比较水、空气与陆地上的运动方式，是命题者考查结构与功能理解，而非单纯考记忆事实的常见方式。

健康问题是最后一项内容标准14.4，通常以简短的结构式问题考查，要求写出一个成因、一个影响与一项预防措施。骨质疏松症是骨质分解速度超过重建速度所致，骨密度因而下降；它与钙或维生素D摄取不足、荷尔蒙变化及老化有关，即使只是轻微跌倒也会大大提高骨折的风险。

关节炎则是关节发炎，通常影响垫在骨端之间的软骨或包裹关节囊的滑膜，造成疼痛、肿胀、僵硬与活动受限。负重运动与均衡饮食都有助于同时预防这两种情况。

骨骼的类型（14.1）

骨骼给动物提供支持、保持其体形，并提供一个框架，让肌肉据以工作而产生运动。本节研究三种类型。

流体静力骨骼，如蚯蚓，利用体腔内液体的压力；肌肉挤压这些液体以改变体形并移动。外骨骼，如昆虫与螃蟹，是坚硬的外壳，同时保护内部柔软的身体。

内骨骼，如人类与其他脊椎动物，是由骨与软骨构成的内部框架，从内部支持身体并为肌肉提供牢固的附着点。

本标准的一个关键观念，是外骨骼为何限制生长。由于它是坚硬的外壳，无法随体内动物的生长而扩大，所以昆虫或甲壳动物必须定期蜕皮，脱去旧外骨骼，并在体形能进一步增大之前硬化一层更大的新外骨骼。

内骨骼随动物稳步生长，因此无需蜕皮。

人类肌肉骨骼系统（14.2）

人类肌肉骨骼系统把提供支持的骨、允许运动的关节与产生力量的肌肉结合在一起。骨骼肌两端各由一条称为肌腱的坚韧束带连到骨，而韧带则把一块骨连到另一块骨并把关节固定在一起。

区分两者的一个有用方法是：肌腱连接肌肉与骨，韧带连接骨与骨。

骨本身是坚硬的活组织，由钙盐与磷酸盐加固，为骨骼提供支持身体与保护脑、心脏等器官所需的刚性。股骨等长骨外层有坚韧的骨膜，含有血管与神经；骨膜之下是致密骨，提供强度，包裹着中央的骨髓腔，骨髓腔产生血细胞并储存脂肪，而每端圆形部分则为松质骨。

软骨则是较柔软、更具弹性的结缔组织，垫在关节表面并构成外耳与鼻尖等柔韧部分。

关节与拮抗肌（14.2）

关节让骨骼得以弯曲。铰链关节，如肘与膝，允许在一个平面内运动，而球窝关节，如肩与髋，允许向各个方向运动。

肌肉带动这些关节，但肌肉只能通过收缩牵拉，不能推。这正是骨骼肌排列成拮抗对的原因：一块肌肉把骨往一个方向拉，第二块肌肉把它拉回。

经典例子是肘部的手臂。要使手臂弯曲，肱二头肌收缩把前臂向上拉，同时肱三头肌舒张；要使手臂伸直，肱三头肌收缩把前臂向下拉，同时肱二头肌舒张。

同样的原理也在膝部起作用：大腿前方的股四头肌伸直腿部时腘绳肌舒张，腘绳肌弯曲腿部时股四头肌舒张。

贯穿栖息地的运动与移行（14.3）

移行是整个身体从一处移到另一处，而动物移行的方式与其栖息地相符。鱼靠身体两侧排列的一列称为肌节的肌肉块依序收缩，把柔韧的脊柱弯成前进的左右波浪，推开致密的水介质；尾鳍提供大部分向前的推力，其余鳍则负责转向、保持平衡与制动。

流线型身体减少阻力。

鸟类为飞行的轻量需求而构造。它的骨骼大多中空且相互愈合，减少了独立关节的数目与需要举起的总质量，而带龙骨突起的胸骨，即胸部的一道骨脊，提供很大的表面来附着强健的飞行肌，这些肌肉把翅膀向下拉以产生升力与推力。

陆生哺乳动物则靠有关节的四肢蹬踏坚实的地面。比较水、空气与陆地上的运动，是命题者考查结构与功能推理，而非单纯考记忆事实的常见方式。

骨与软骨的比较（14.2）

骨与软骨都是人类骨骼的组成部分，但适合不同的工作。骨坚硬且矿化，用于支持、运动与保护器官，不能弯曲而不折断。

软骨较软且更有弹性，因此垫在骨端相接于关节之处，让表面顺畅滑动，并构成柔韧的外耳、鼻尖与部分呼吸道。知道哪种组织做哪种工作，是常见的简答考点。

肌肉骨骼系统的健康问题（14.4）

骨质疏松症是骨质分解速度超过重建速度所致，骨密度因而下降，骨骼容易骨折，即使只是轻微跌倒也如此；它与钙或维生素D摄取不足、荷尔蒙变化及老化有关。关节炎是关节发炎，通常影响垫在骨端之间的软骨或包裹关节的滑膜，造成疼痛、肿胀、僵硬与活动受限。

两者是不同的病症：骨质疏松症使骨变弱，关节炎使关节发炎。

损伤也会被考查。脱臼是骨被迫离开关节的正常位置，常撕裂周围的韧带，而扭伤则是较轻的韧带过度拉伸或部分撕裂，骨仍在原位。

通过规律的负重运动、充足的钙与维生素D以及正确的姿势来照顾这个系统，有助于防止骨质流失与关节损伤。

须掌握的关键概念

• 骨骼的类型, 流体静力骨骼（如蚯蚓）、外骨骼（如昆虫）与内骨骼（如人类），各自提供支持并允许运动。
• 肌肉骨骼系统, 骨提供支持，关节允许运动，由肌腱附着的肌肉产生力量。
• 关节, 铰链关节（肘、膝）允许在一个平面内运动；球窝关节（肩、髋）允许多方向运动。
• 拮抗肌, 肌肉成对工作：肱二头肌收缩使臂弯曲时，肱三头肌舒张，反之则使臂伸直。
• 运动与移行, 肌肉收缩牵拉跨越关节的骨产生运动；移行是整个身体的移动。
• 健康问题, 关节炎（关节发炎）与骨质疏松（骨骼脆弱）影响肌肉骨骼系统。
• 水中的运动, 鱼靠身体两侧排列的肌节肌肉块依序收缩，把柔韧的脊柱弯成左右摆动的波浪，以推开较致密的水。尾鳍提供大部分向前的推力，而背鳍、腹鳍与胸鳍则在鱼游动时提供稳定、转向与制动的作用。
• 空气中的运动, 鸟类骨骼轻盈，是因为许多骨骼中空且相互愈合，减少了独立关节的数目与需要举起的总质量。胸骨上的龙骨突起附着着庞大的飞行肌，收缩时把翅膀向下拉以产生升力与推力，随后较小的肌肉再把翅膀抬起复位。
• 骨与软骨的比较, 骨是坚硬的活组织，由钙盐与磷酸盐加固，为骨骼提供支持、运动所需的刚性，并保护脑与心脏等器官。软骨则是较柔软、更具弹性的结缔组织，垫在关节表面使运动顺畅，并构成外耳、鼻尖与部分呼吸道等柔韧结构。
• 骨骼肌的附着方式, 骨骼肌两端各由一条肌腱连接到骨，因此肌肉收缩会把关节的两块骨拉得更近。由于肌腱不能推，任何一个方向的运动都需要第二块肌肉，或一组肌肉，在第一块肌肉舒张后把关节拉回相反方向。
• 照顾肌肉骨骼系统, 步行或慢跑等规律的负重活动能刺激骨骼保持密度，而每日充足摄取钙与维生素D，则提供骨骼所需矿物质并帮助身体吸收。坐、站或搬举物件时保持正确姿势，加上避免反复劳损，都能降低关节损伤与骨质流失的长期风险。
• 膝部的拮抗肌, 在膝部，大腿前方的股四头肌与后方的腘绳肌构成另一对拮抗肌：股四头肌收缩使腿伸直，同时腘绳肌舒张；腘绳肌收缩使腿弯曲，同时股四头肌舒张，原理与肘部的肱二头肌和肱三头肌相同。
• 外骨骼为何限制生长, 由于外骨骼是坚硬的外壳，无法随体内动物的生长而扩大。昆虫或甲壳动物因此必须定期脱去旧外骨骼，这一过程称为蜕皮，并在体形能进一步增大之前，迅速长出并硬化一层更大的新外骨骼。
• 脱臼与扭伤, 脱臼是指骨被迫离开关节的正常位置，常常撕裂周围的韧带，需要把骨复位。扭伤则是较轻的损伤，韧带被过度拉伸或部分撕裂，造成疼痛与肿胀，但骨仍留在关节内。
• 长骨的结构, 股骨等长骨外层有坚韧的骨膜，含有血管与神经，使骨能在宽度上生长；骨膜之下是致密骨，提供强度，包裹着中央的骨髓腔，骨髓腔产生血细胞并储存脂肪，而每端圆形部分则为松质骨。

快速回想清单

1. 你能定义并解释骨骼的类型吗？
2. 你能定义并解释肌肉骨骼系统吗？
3. 你能定义并解释关节吗？
4. 你能定义并解释拮抗肌吗？
5. 你能定义并解释运动与移行吗？
6. 你能定义并解释健康问题吗？
7. 你能定义并解释水中的运动吗？
8. 你能定义并解释空气中的运动吗？
9. 你能定义并解释骨与软骨的比较吗？
10. 你能定义并解释骨骼肌的附着方式吗？
11. 你能定义并解释照顾肌肉骨骼系统吗？
12. 你能定义并解释膝部的拮抗肌吗？
13. 你能定义并解释外骨骼为何限制生长吗？
14. 你能定义并解释脱臼与扭伤吗？
15. 你能定义并解释长骨的结构吗？

常见问题

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