Jak funguje kůň - část 13.: Dynamický oblouk

V minulé díle seriálu jsme si vysvětlili, jak je možné, že kůň dokáže tak dlouho stát na nohách. Dnes si vysvětlíme, jak je jeho těžké tělo přizpůsobené rychlému běhu – řekneme si něco o dynamickém systému jeho těla, zvaném také dynamický oblouk.
 
Dynamický systém koně je tvořen svaly, které slouží k přemístění těla z bodu A do bodu B, čili k lokomoci. Tyto svaly pracují skutečně jen při pohybu koně, jsou unavitelnější, mají horší cévní zásobení a hůře se regenerují.
Samotný dynamický oblouk pak vzniká při pohybu. Má tři části:
- odrazovou (pánevní končetiny)=svaly okolo stehenní kosti a bérců, zde vznikají impulsy sunoucí či vymršťující celé tělo dopředu,
- dopadovou (hrudní končetiny)=svaly v okolí lopatek a pažních kostí, čili pletence ramenního, a svaly ovlivňující míru prošlápnutí spěnky, tato část zachycuje dopadající tělo a přesměruje dopad ještě na pohyb vpřed,
- spojovací a regulační (hřbet a jeho prodloužení - krk)=svaly hřbetní, břišní a krční, které svými koordinovanými stahy umožňují „vlnění“ páteře a tím ovlivňují kvalitu i kvantitu celého pohybu vpřed.
 
Podívejme se, na jakém principu se tedy kůň pohybuje. Protože „motorem“ je záď, patřící k pánevní končetině, začneme nyní odzadu:
 

Pánevní končetina

dodává tělu posuvnou sílu pro pohyb dopředu. Je opatřená výkonnými svaly, které jsou schopné trup doslova vymrštit vpřed, což je vidět při cvalu či skákání (obr.3,4).
Pánevní končetiny se pohybují jako kyvadlo zavěšené v kyčelním kloubu. Na tom se kromě svalů, uvedených v 11. díle seriálu, podílí i houpavý pohyb pánve. Ta je během pohybu o něco níž, než u koně stojícího v klidu. Tím se sníží potenciální energie a zvýší efektivita pohybu.
Odrazová část oblouku pracuje ve dvou fázích:
1. Při kmitu se pánevní končetina ohne v kloubech: přitom bedrovce podsadí pánev, natahovač široké povázky, povrchový hýžďovec a krejčovský sval ohnou kolenní kloub a táhnou končetinu dopředu, ohýbače hlezna a prstu ohnou zbytek končetiny. Poté, co končetina kmitla kolmo pod tělem, se začíná narovnávat, „šahá“ dopředu pod tělo a připravuje se na došlápnutí. Došlapuje více „naplocho“ a má tendenci sklouznout po povrchu.
2. Při podpěru je velmi důležitý čtyřhlavý stehenní sval, který stabilizuje koleno, aby se nepodlomilo. U stabilizované končetiny se do práce zapojí silné hýžďové a stehenní svaly, které velmi energicky natahují kolenní a hlezenní kloub a tak tělo doslova vymrští dopředu, což je zřetelné hlavně při rychlých chodech. V tuto chvíli jsou pánevní končetiny nejvíce namáhané. Končetina se pak kopytem odrazí od země a pokračuje kmitem.

• obr. 1: Jednotlivé fáze pohybu končetiny. a – začátek fáze podpěru – první kontakt se zemí, kdy končetinou prochází náraz a otřesy, b – polovina fáze podpěru – konec subfáze vlastního podpěru, kdy se končetina nachází kolmo pod tělem, je maximálně zatížená hmotností těla a tkáně to musí odpružit i stabilizovat klouby (namáhán je statický systém), c – druhá polovina fáze podpěru – subfáze posunu, kdy napnutá a stabilizovaná končetina sune tělo dopředu, d – konec fáze podpěru – překlopení kopyta přes špičku, e – první polovina fáze kmitu, kdy končetina díky uschované pružné energii ve šlachách začíná ohýbat klouby a opisovat oblouk nahoru – dopředu, f – druhá polovina fáze kmitu, kdy se končetina narovnává a „sahá“ co nejvíce dopředu, g – konec fáze kmitu, kdy je narovnaná končetina připravené došlápnout na zem.

Samozřejmě pro práci pánevních končetin a pro vlastní posun těla jsou nejdůležitější silné hýžďové a stehenní svaly. Koně jsou navíc vybavení dokonalým systémem pasivních struktur, které i při pohybu šetří cennou svalovou energii a umožní tak zdravému lovenému zvířeti běžet o něco déle než honící predátor. U pánevních končetin to jsou především:

• obr. 2: Dynamický oblouk v pracovním cvalu. Pánevní končetiny jsou uzpůsobené k odrazu a zapřené o zem energicky sunou tělo vpřed, hrudní končetiny zachycují dopad a nechávají přes sebe překlopit tělo.

a) Systém šlach jako elastických pružin. Ve fázi podpěru dochází k prošlápnutí spěnkového kloubu, což zatíží a jako pružina prodlouží mezikostní sval, šlachy hlubokého a povrchového ohýbače prstu a jejich přídatné vazy. Ve šlachách se nahromadí pružná energie, která se uvolní během subfáze posunu a přispěje tak k lepšímu a energeticky úspornějšímu posunu těla vpřed. Během fáze kmitu se uvolněná pružná energie šlach podílí na ohnutí dolních kloubů pánevní končetiny, takže svalové bříška ohýbačů nemusí tolik pracovat. Na EMG (elektromyogram) bylo zjištěno, že aktivita svalů pánevních končetin je během fáze kmitu velmi nízká.
b) Reciproční systém kolenního a hlezenního kloubu (viz 12. díl o statickém oblouku) způsobí, že se oba dva klouby ohýbají a narovnávají vždy současně, což opět šetří svalovou energii. Spolu s hlezenním a kolenním kloubem se ohýbá i kloub spěnkový, což je patrné ve fázi kmitu.
 

• obr. 2: Dynamický oblouk v pracovním cvalu. Pánevní končetiny jsou uzpůsobené k odrazu a zapřené o zem energicky sunou tělo vpřed, hrudní končetiny zachycují dopad a nechávají přes sebe překlopit tělo.

 

Hrudní končetina

zachycuje hmotnost, která přichází zezadu. Má hlavně nosnou a tlumící funkci, proto jsou její svaly bohatě protkány šlašitou tkání.
Kohoutek koně je při pohybu o něco níž, než když kůň stojí na všech čtyřech končetinách. Tělo tak má nižší potenciální energii, což zefektivňuje celý jeho pohyb.

• obr. 3: Ve středním cvalu kůň došlápne pánevními končetinami více pod sebe, aby se mohl silným stahem zadních stehenních a hýžďových svalů energičtěji vymrštit vpřed a tím udělal delší cvalový skok.

Pohyb hrudních končetin se podobá kyvadlu, které je „pověšeno“ za horní část lopatky. O vykročení a zakročení hrudních končetin se starají svaly pletence ramenního (viz 11. díl seriálu). Proto pohyb zdravého koně „vychází z plece“, zbytek končetiny ho pasivně následuje. Vypadá to asi takto:
1. Po odrazu končetiny nastupuje fáze kmitu. Přitom se trochu zvedne ramenní pletenec a ohýbače ohnou jednotlivé klouby končetiny. Patřičné svaly ramenního pletence táhnou končetinu dopředu. Ve druhé polovině kmitu natahovače narovnají klouby, stabilizují je a končetina může došlápnout. Hrudní končetina klesá rychleji a došlapuje více kolmo na zem, takže má tendenci při došlápnutí „poskočit“ a více se její tkáně rozkmitají.
2. Pak následuje fáze podpěru, v níž tělo dopadne na stojící hrudní končetinu, která se rozkmitá od kopyta až nahoru a musí náraz odpružit. To je kritický moment. Náraz zachytí svaly závěsného systému hrudníku i svaly ovlivňující a stabilizující ramenní kloub. Pruží i jednotlivé klouby končetiny a kopyto. Jak kůň přenáší na podepírající končetinu více hmotnosti, prošlapuje spěnku a tím výrazně zatěžuje závěsný aparát spěnky i šlachy ohýbačů prstu (obr.5,6). V subfázi posunu se trup převalí přes hrudní končetinu a ta ho pomůže sunout vpřed. Přitom otáčejí zadní svaly ramenního pletence lopatku do opačného směru a pomáhají jim ohýbače prstu.


Efektivitu pohybu hrudní končetiny také zlepšuje
a) systém šlach jako elastických pružin, který ve fázi podpěru uschová energii a uvolní ji během fáze kmitu, čímž pasivně pomáhá ohnutí všech kloubů končetiny.
b) U hrudní končetiny funguje i mechanismus setrvačnosti. Předpokládá se, že když končetina získá počáteční rychlost na začátku fáze kmitu, zbývající část této fáze proběhne následkem setrvačnosti a
c) pružnosti svalů v horní části končetiny (dvojhlavý pažní, dolní pilovitý sval.).

• obr. 5: Levá hrudní končetina ještě zachycuje hmotnost těla, její spěnka je hodně prošlápnutá a závěsný aparát spěnky namáhaný. Pravá hrudní končetina už je v subfázi posunu, namáhané jsou především šlachy ohýbačů prstu.

 

Trup

slouží k přesměrování pohybu pánevní končetiny směrem dopředu. Principy stavby těla pozemských obratlovců jsou vcelku podobné a využívají pro efektivní pohyb „vlnění“ osy těla, čili páteře, ve vodorovné i svislé rovině. Samozřejmě s odchylkami u jednotlivých živočišných druhů a u jednotlivých chodů.
Konstrukci trupu lze přirovnat k luku a tětivě. Obloukem luku je hrudní a bederní páteř, která má tvar klenby (viz minulý díl o statickém oblouku) a díky jednotlivým meziobratlovým kloubům a vazům je ohebná a pružná a přitom stále zůstává poměrně rovná. Tětivou ohýbající luk ve svislém směru jsou břišní svaly a bedrovce. Stah břišních svalů k sobě přiblíží hrudník a pánev a tím vyklene oblouk luku=hřbetní a bederní páteř, stah bedrovců k sobě táhne dolní konec pánve a spodek bederních obratlů, čili klene bedra a podsazuje pánev. Míru vyklenutí luku ovlivňuje svým stahem nejdelší sval hřbetní. Velmi důležité je i vlnění páteře do stran, které zajišťuje také nejdelší sval hřbetní. Ten musí být uvolněný, aby umožnil hýžďovým svalům v plné míře hýbat pánevní končetinou. Krk a jeho svaly jsou velmi důležitým „regulačním“ lanem hřbetu, ovlivňují rovnováhu a s ní i celkový pohyb koně vpřed (zrychlení, zpomalení, ovlivnění prostornosti kroků především hrudních končetin, nohosledu apod.). Krk proto musí mít možnost se během pohybu koně hýbat, jezdec ho nesmí rukama ani pomocnými otěžemi „svazovat“.

• obr. 6: Zatížení dopadové části dynamického oblouku je extrémní při skákání. Namáhané jsou všechny pružné struktury hrudních končetin, od ramenního pletence, přes záprstní kloub a klouby prstu až po závěsný aparát spěnky.

O tom, jak se tělo koně hýbe v jednotlivých chodech, si řekneme příště.