Ещё в незапамятные времена для получения костной ткани живые организмы «научились» использовать соли кальция, в результате у них сформировался прочный каркас, который позволял более эффективно двигаться в воде, а позднее и на суше. Человек в этом отношении ничем не отличается от других животных: он сохраняет форму своего тела и передвигается, опираясь исключительно на кости. (Хотя относительно формы — это не совсем так, форму нашего тела во многом определяют фасции, но об этом позже.)
Человеческая кость имеет довольно сложное строение. Но именно кальций определяет её твёрдость. Если кость лишить кальция, поместив для этой цели, например, в раствор соляной кислоты, кость становится гибкой, как резина. Её даже можно завязать в узел.
Кости выполняют множество важных функций:
опорная — к костям крепятся мягкие ткани и различные органы;
двигательная — кости нужны для совершения различных движений;
защитная — кости защищают такие важные органы, как головной и спинной мозг, сердце, лёгкие, печень, поджелудочная железа;
кроветворная — эта функция костей на первый взгляд самая неожиданная: кровь образуется в красном костном мозге, который находится преимущественно в костях таза и больших трубчатых костях;
запасающая — кости служат хранилищем для многих неорганических соединений: фосфора, кальция, железа, магния, — и поэтому участвуют в поддержании постоянного минерального состава внутренней среды организма.
Как ни странно, но указать точное количество костей в скелете человека не представляется возможным.
Во-первых, оно несколько различно у разных людей. Примерно у 20 % людей есть отклонения от нормы по количеству позвонков. Каждый двадцатый имеет лишнее ребро, причем у мужчин лишнее ребро встречается примерно в три раза чаще, чем у женщин (как тут не вспомнить библейскую историю о сотворении человека!).
Во-вторых, количество костей меняется с возрастом: со временем некоторые кости срастаются, образуя плотные швы. Поэтому не всегда ясно, как их считать. Например, крестцовая кость состоит из пяти сросшихся позвонков. Считать её за одну или за пять?
Поэтому солидные руководства осторожно указывают, что у человека «немногим более 200 костей».
Важной функцией костей являет кроветворение. Костный мозг, находящийся в костях бёдер, рёбер и позвоночника, содержит стволовые клетки, которые и производят клетки крови, а именно:
• лейкоциты (белые кровяные тельца), которые борются с инфекцией;
• эритроциты (красные кровяные тельца), которые переносят кислород к органам и тканям тела и удаляют из них продукты жизнедеятельности;
• тромбоциты, позволяющие крови свёртываться.
Костный мозг постоянно обновляет кровь, и за 70 лет жизни среднестатистического человека он вырабатывает целую тонну лейкоцитов и примерно 650 килограммов эритроцитов.
Самая длинная кость — бедренная, её длина составляет 27 % от длины тела взрослого человека (при росте человека 183 см она должна быть 50 см в длину). Бедренная кость выдерживает нагрузку в 1500 кг. Интересно, что, в отличие от других костей, она становится тем толще, чем больший вес набирает человек.
Уникальность бедренной кости заключается и в том, что она является самой прочной. Так, чтобы раздробить эту кость путём давления на неё, потребуется предмет массой около 3000 кг. В бедренных костях содержится наибольшее количество красного костного мозга, так что они к тому же вырабатывают немалое количество крови.
А вот самой маленькой костью является стремечко, и расположено оно в среднем ухе. Это одна из трёх слуховых косточек, её длина всего лишь около 2–3,5 мм.
Костная ткань постоянно обновляется: старые клетки отмирают, новые появляются. Таким образом, практически каждые семь лет человеческий скелет обновляется полностью.
Но несмотря на то, что костная ткань состоит из живых клеток, запас механической прочности кости велик и значительно превышает нагрузки, испытываемые в обычных жизненных условиях.
Кости обладают свойством анизотропии, то есть при приложении силы вдоль различных осей механические характеристики значительно различаются. Исходя из этого, выделяют четыре вида механического воздействия на кость: сжатие, растяжение, изгиб и кручение.