Ein ebenfalls geschlossener, aber innen und aussen glatt begrenzter Cylindermantel von Stereom ist drittens auf dem Querschnitt durch den Blüthenschaft von Anthericus Liliago (Fig. 41) zu sehen. Nach aussen von ihm liegt wieder eine ziemlich dicke Schicht von Assimilationsgewebe und die Epidermis.

Der Raum im Innern des Skelettcylinders kann bei den Pflanzen eine sehr verschiedenartige Füllung zeigen, welche aber in allen Fällen mechanisch ohne Bedeutung ist. Bei Arum maculatum und Anthericus findet sich weiches Parenchymgewebe, in welchem Gefässstränge ihren Weg nehmen, deren Querschnitte in den Figuren von dem Stereomgewebe durch Fortfall der Schraffirung zu unterscheiden sind. An stärker verholzten Stengeln wird die im Skelettcylinder eingeschlossene und leicht aus ihm herauszulösende Füllmasse auch als Mark bezeichnet (Hollundermark, Mark der Sonnenblume). Bei den meisten Gräsern und vielen ändern Pflanzen sind die Schäfte im Innern ganz hohl und lufthaltig, wie die zu Trägern beim Hausbau verwandten eisernen Hohlcylinder.

Als constructives Material dient das mechanische Gewebe bei den Pflanzen noch zu andern Zwecken als zur Herstellung biegungsfester Organe und lässt dann auch in diesen Fällen wieder eine dem Zweck entsprechende Anordnung erkennen. Auf manche Pflan­zen­theile wirken nur Zug­kräfte in ihrer Längs­rich­tung ein, wie besonders auf die meisten unterirdischen Theile. Die Hauptwurzeln eines vom Winde heftig bewegten Baumes haben einen oft gewaltigen Zug auszuhalten. Zugfest müssen ferner manche Stengel sein, die schwere, nach abwärts hängende Früchte: Kirschen, Aepfel, Kürbisse, zu tragen haben. Einen continuirlichen Zug erfahren endlich die Stengel untergetauchter Wasserpflanzen, welche mit ihren Blättern im strömenden Wasser flottiren, wie Ranunculus fluviatilis.

Die Zugfestigkeit einer Con­struc­tion hängt von der Masse des ver­wandten wider­stands­fähi­gen Materials, von der Grösse seines Quer­schnitts ab; und es ist am zweckmässigsten, wenn das Material auf einen einzigen Strang zusammen gedrängt ist. Im Gegensatz zu den Pflanzentheilen, welche auf Bewegungsfestigkeit gebaut sind, müssen die auf Zug in Anspruch genommenen Organe die mechanischen Gewebe mehr oder minder zu einem Strang vereinigt haben, welcher die Mitte der Wurzel oder des Stengels einnimmt. Das ist in der That bei den oben aufgeführten Organen auch mehr oder minder der Fall.

β) Die mechanischen Einrichtungen bei Thieren.

Wie bei den Pflanzen das Stereom, ist bei den Wirbelthieren das Knochengewebe in vielen Fällen offenbar nach den Vorschriften der Ingenieurwissenschaften zur Bildung biegungsfester Stützen mit dem Aufwand der geringsten Menge zweckdienlichen Materials ausgenutzt worden. Die langen Röhrenknochen sind nach dem Princip des Hohlcylinders gebildet. Ein Mantel compacter Knochensubstanz umschliesst einen von mechanisch indifferenter Substanz und gelbem Knochenmark ausgefüllten Raum. Beim Studium der Entwicklung der Röhrenknochen kann man verfolgen, wie in demselben Maasse, als sich an der Oberfläche der erst knorpeligen, später spongiösen Skelettanlage eine Scheide compacter Knochensubstanz entwickelt, die mechanisch überflüssig werdenden centralen Theile allmählich resorbirt und in Fettgewebe umgewandelt werden. Oder die Röhrenknochen werden, wie bei den Vögeln, pneumatisch, indem Ausstülpungen der Lungenflügel in sie hineinwachsen.

Eine noch wunderbarere, nach mechanischen Principien durchgeführte Architektur, deren Abhängigkeit von Zug und Druck sich nachweisen lässt, findet sich in der spongiösen Knochensubstanz, an den Enden der Röhrenknochen, in den Wirbelkörpern in den Hand- und Fusswurzelknochen. Den Einblick in das Wesen derselben verdankt die Wissenschaft dem glücklichen Umstande, dass HERMANN VON MEYER, als er sich mit der feineren Structur der Knochenspongiosa beschäftigte, den Begründer der graphischen Statik, CULMANN, als Berather zur Seite hatte.

Besonders lehrreich ist das obere Ende des Femur geworden, welches man seiner Form und Aufgabe nach einem Krahn vergleichen kann. Wie JULIUS WOLFF in seiner Geschichte der Knochenarchitektur erzählt, „bemerkte CULMANN bei Betrachtung der MEYER’schen Präparate, dass die Spongiosabälkchen an vielen Stellen des menschlichen Körpers in den­selben Linien aufge­baut sind, welche er für solche Körper zu zeichnen gelehrt hatte, die ähn­liche Formen haben wie die betref­fenden Knochen und ähn­lichen Kräfte­ein­wir­kun­gen ausge­setzt sind, wie diese“. „Er zeichnete nun einen Knochen (Fig. 42), dem er die Umrisse des oberen Endes eines menschlichen Oberschenkels gab, und bei dem er eine den Verhältnissen beim Menschen entsprechende statische Inanspruchnahme annahm. In diesen Krahn liess er unter seiner Aufsicht die sogenannten Zug- und Drucklinien von seinen Schülern hineinzeichnen. Es zeigte sich, dass diese Linien in der That ganz und gar identisch waren mit denjenigen, welche die Natur am oberen Ende des Oberschenkels durch die Richtungen, die sie hier den Knochenbälkchen gegeben, in Wirklichkeit ausgeführt hat.“

Was versteht man in der Mechanik unter Zug- und Drucklinien oder Curven? Sie zeigen uns die Richtungen an, in welchen ein belasteter Körper am meisten durch Zug und Druck in Anspruch genommen wird und daher am widerstandskräftigsten gebaut sein muss. Zugleich sind in der Richtung der Curven auch die scheerenden Kräfte beseitigt. Ein Körper, welcher, dem Verlauf der Zug- und Druckcurven entsprechend, aus Stäben und Bändern einer mechanisch brauchbaren Substanz zusammengesetzt wird, kann eine ebensolche Belastung aushalten wie ein solider Körper aus der gleichen Substanz. Es wird also durch die Con­struc­tion der­selbe Zweck, aber in vor­theil­hafte­rer Weise, weil mit einem Mini­mum von Material, erreicht.

Von diesen Gesichtspunkten ausgehend, wollen wir jetzt die Archi­tektur des oberen Femur­endes untersuchen. Ein in frontaler Richtung von ihm angefertigter dünner Durchschnitt (Fournirblatt) ist in Fig. 43 abgebildet und in der nebenstehenden Fig. 44 schematisirt wiedergegeben. Man sieht von unten nach oben die compacte Knochensubstanz, welche unten die Markhöhle umgibt, allmählich dünner werden und schliesslich zugespitzt aufhören. In demselben Maasse aber, als dies geschieht, lösen sich von der Subst. compacta in kleinen Abständen von einander feine Knochenblätter ab, die auf dem Durchschnitt in regelmässigen, bestimmt gerichteten Curven weiter verlaufen. Man kann daher sagen: an dem oberen Epiphysenende blättert sich die Compacta in Knochenlamellen der Spongiosa auf, oder man kann auch umgekehrt, wie H. VON MEYER und JULIUS WOLFF betonen, die sogenannte compacte Substanz durch eine Zusammendrängung der Bälkchen der Spongiosa gebildet sein lassen.

Auf dem Frontaldurchschnitt sind zwei Blättchenzüge zu unterscheiden, ein von der grossen Trochanterseite ausgehender und ein an der Adductorenseite gelegener Zug. Die von der Trochanterseite ausgehenden Curven enden auf der Adductorenseite und umgekehrt. Wie WOLFF auseinandergesetzt hat, stehen erstens die Enden der Bälkchen beider Züge überall rechtwinklig auf der oberflächlichen Rindenschicht des Knochens, zweitens kreuzen sich die unzähligen, in Curven verlaufenden Bälkchen der beiden Seiten, wo sie in ihrem Verlaufe einander schneiden, unter rechtem Winkel. Die zwischen ihnen gelegenen, von rothem Knochenmark ausgefüllten Räume sind daher mehr oder minder quadratisch.

Mit den Augen des Ingenieurs betrachtet, stellen die von der Adductorenseite ausgehenden Züge „Druck­bälk­chen oder Druck­plätt­chen dar, d. i. Bälkchen, in denen die scheerenden Kräfte aufgehoben sind, und welche zugleich der Druckwirkung der Körperlast auf die Adductorenseite den erforderlichen Widerstand entgegensetzen. Es wird ausschliesslich in den Richtungen dieser Bälkchen das obere Ende des Oberschenkels gedrückt, und wenn daher in diesen Richtungen keine oder nicht entsprechend starke Bälkchen vorhanden wären, so müsste der Druck zu einem Zerdrücken des Knochens führen“.

Die Bälk­chen der Tro­chan­ter­seite dagegen sind Zug­bälk­chen, in denen ebenfalls keine scheerenden Kräfte störend wirken, und welche zugleich dem durch die Körperlast bedingten, auf die Trochanterseite wirkenden Zug den erforderlichen Widerstand leisten und demnach ein Auseinanderreissen des Knochens zu verhindern bestimmt sind.

Wie in der Construction des Krahns (Fig. 42) die Zug- und Drucklinien, so „drängen sich am Femur (Fig. 43) die Bälkchen der Spongiosa gegen das Mittelstück des Knochens hin zu compactem Gefüge zusammen, welches am festesten und dicksten sein muss gegen das Mittelstück des Knochens hin“, weil hier die grösste Biegungsfestigkeit vorhanden sein muss.

In den meisten Fällen ist die Architektur der Spongiosa für einfachere statische Verhältnisse als am obern Femurende eingerichtet; sie ist gewöhnlich nur einem Druck durch Belastung in einer Richtung unterworfen. Als lehrreichstes und einfachstes Beispiel hierfür führt H. MEYER das untere Ende der Tibia an.

Auch hier beginnt wieder nach dem Gelenkende zu die compacte Knochensubstanz sich erheblich zu verdünnen, wobei sie sich allmählich in ein System parallel verlaufender Knochenplättchen auflöst, welche nach unten ein wenig auseinander weichen und auf der dünnen, compacten Rindensubstanz der Gelenkfläche in ihrer ganzen Ausdehnung senkrecht enden. Verbunden werden sie unter einander durch Plättchen, die sie in senkrechter Richtung rechtwinklig schneiden. Auf diese Weise wird ein Ausweichen oder Ausbiegen eines Plättchens bei gesteigertem Druck unmöglich gemacht. Durch die Zerlegung der compacten Knochensubstanz in Lamellen, welche sich wie Strebepfeiler von der unteren Gelenkfläche erheben und den spongiösen Bau des unteren Gelenkendes bedingen, wird der durch das Mittelstück der Tibia von oben her fortgesetzte Druck gleichmässig auf die ganze Gelenkfläche vertheilt und auf die ganze entsprechende Gelenkfläche des Astragalus fortgepflanzt.

Noch mehr als die Architektur normaler Knochen ist für die Lehre, dass die Gestaltungsprocesse der Organismen durch äussere Factoren beeinflusst werden, von Bedeutung der Nach­weis, dass die Archi­tek­tur eines Knochens etwas Ver­änder­liches ist und, wie WOLFF und ROUX nach­zu­wei­sen versucht haben, während des Lebens „Trans­forma­tio­nen“ erfahren kann.

Wenn bei Brüchen oder in Folge anderer krankhafter Störungen die Knochen einer veränderten Gebrauchsweise unterliegen und anderen mechanischen Bedingungen zu genügen haben, indem die Richtungen des stärksten Zuges und Druckes nicht mehr dieselben geblieben sind, so beginnen allmählich die Knochenplättchen an den Stellen, wo sie nicht mehr mechanisch in Anspruch genommen werden, zu schwinden, während sich nun Plättchen der veränderten Lage der Zug- und Druckcurven entsprechend entwickeln.

„An vielen Fracturenpräparaten,“ bemerkt JUL. WOLFF, „hatte ich beobachten können, dass in der That jedes Mal, wenn die Fractur mit einer von der Norm abweichenden Winkelstellung der Fragmente geheilt war, eine neue Archi­tek­tur des Knochens sich gebildet hatte, die den neuen statischen Ver­hält­nis­sen ent­sprach. Und das Merkwürdigste und am eclatantesten den mathematischen Erwägungen Entsprechende war hierbei der Umstand, dass die Architekturumwandlungen sich bis in sehr weit von der Bruchstelle entlegene Stellen des Knochens hin erstreckten, dass sie sich beispielsweise bei Diaphysenbrüchen langer Knochen an den weit entfernten Gelenkenden dieser Knochen bemerklich machten.“

„Ebenso hatte ihm das Studium rhachitisch verbogener Knochen gezeigt, dass sowohl in der neutralen Faserschicht, als in der senkrecht zu ihr stehenden Knochenschicht eine ganz neue, den neuen mechanischen Verhältnissen genau entsprechende Architektur entsteht.“

Zu demselben Ergebniss wurde ROUX durch das Studium einer Kniegelenks-Ankylose geführt.