Текст книги "Биология. Человек. 8 класс"

§ 12. Добавочный скелет: скелет поясов и свободных конечностей. Соединение костей

1. Какие отделы составляют добавочный скелет?

2. В чём проявляется приспособление верхних конечностей к труду, а нижних конечностей к опоре?

3. Какие функции выполняют разные виды соединения костей?

К добавочному скелету относят скелеты свободных верхних и нижних конечностей и их поясов.

Скелет верхних конечностей состоит из скелета плечевого пояса и скелетов свободных конечностей. Он приспособлен к выполнению разнообразных сложных движений, в том числе связанных с трудовой деятельностью, и отличается большой подвижностью (рис. 33).

Пояс верхних конечностей (плечевой пояс) включает две лопатки и две ключицы. С осевым скелетом соединены суставами только ключицы. Каждая из них одним концом сочленяется с грудиной, другим – с лопаткой и плечевой костью руки. Лопатки же лежат свободно среди спинных мышц и, соединяясь с плечевой костью, участвуют вместе с ключицами в движении руки. Так, подъём руки над головой возможен с участием плечевого пояса: движение происходит в грудино-ключичном суставе (рис. 34).

Рис. 33. Скелет плечевого пояса и руки: 1 – ключица; 2 – лопатка; 3 – плечевая кость; 4 – лучевая кость; 5 – локтевая кость; 6 – кости запястья; 7 – кости пясти; 8 – кости фаланг пальцев

Рис. 34. Схема, показывающая роль плечевого пояса в подъёме руки вертикально вверх. Цветом выделены мышцы спины, поворачивающие лопатку суставной поверхностью вверх

Скелет руки (свободной верхней конечности) состоит из плечевой кости, двух костей предплечья – локтевой и лучевой, а также костей кисти. В кисти три части: запястье, пясть и фаланги пальцев (см. рис. 33).

Большой палец руки противопоставлен четырём другим пальцам. Вы легко можете прикоснуться кончиком большого пальца к кончику любого из остальных четырёх пальцев. Гибкая кисть и подвижные пальцы – это важное преимущество человека. Благодаря этому мы можем выполнять мелкие и точные движения, необходимые для трудовой деятельности. Подвижное сочленение костей кисти позволяет собирать мелкие предметы в горсть, удерживать их, вращать и перемещать небольшие предметы на некоторые расстояния, то есть выполнять не только силовые, но и точные движения, что недоступно даже человекообразным обезьянам.

Скелет нижних конечностей имеет ряд особенностей, связанных с прямохождением. Он отличается большой прочностью, которая достигается за счёт некоторого ограничения подвижности.

Пояс нижних конечностей представлен тазовыми костями (рис. 35). Это плоские кости, тесно сочленённые с крестцом. Они образуют практически неподвижное сочленение. Тазовые кости вместе с прикрепляющимися к ним мощными мышцами образуют дно брюшной полости, на которое опираются все внутренние органы.

Скелет ноги (свободной нижней конечности) начинается бедренными костями, которые под углом прикрепляются к тазовым костям, образуя прочную арку, способную выдержать большие нагрузки. Обратите внимание на расположение губчатого вещества: костные перекладины в нём расположены перпендикулярно друг к другу и в соседних костях одинаково направлены. Они совпадают с силами сжатия и растяжения, воздействующими на кости (см. рис. 25, Б, В). Суставная головка бедренных костей круглая, движения возможны в любую сторону, но они ограничены связками.

В голени, как и в предплечье, две кости: большеберцовая и малоберцовая. Большеберцовая кость сочленяется и со стопой, и с бедром. Это значительно увеличивает прочность, но снижает подвижность. Малоберцовая кость находится со стороны мизинца и несёт меньшую нагрузку.

Стопа человека, как и его кисть, состоит из трёх частей: предплюсны, плюсны и фаланг пальцев (рис. 36). В предплюсне наиболее массивны таранная и пяточная кости.

Рис. 35. Кости пояса нижних конечностей и ног с частью позвоночника: 1 – таз; 2 – поясничный позвонок; 3 – крестец; 4 – копчик; 5 – головка бедренной кости; 6 – бедренная кость; 7 – большеберцовая кость; 8 – кости стопы; 9 – малоберцовая кость; 10 – коленная чашечка

Рис. 36. Скелет стопы: 1 – пяточная кость; 2 – таранная кость

Подошва ноги имеет продольные и поперечные своды. Благодаря этому она пружинит при ходьбе и беге, смягчает толчки при движениях.

Соединения костей. В скелете человека насчитывают более 200 костей, которые соединены между собой. Характер соединения зависит от той функции, которую выполняют те или иные кости. Все соединения подразделяют на три группы: непрерывные, полусуставы (симфизы) и прерывные (суставы).

Непрерывные соединения осуществляются с помощью различных видов соединительной ткани. При этом между соединяющимися костями нет никакой полости или щели. Непрерывные соединения очень прочные, однако их подвижность ограничена или вообще отсутствует.

Рис. 37. Типы соединения костей: А – сустав: 1 – связки; 2 – суставная сумка; 3 – суставный хрящ; Б – симфизы: 1 – тело позвонка; 2 – межпозвоночный диск; В – непрерывные соединения – швы

Если взглянуть на соединения костей лобной и теменных или теменных и затылочной, то можно заметить, что выступы и шипы одной кости входят в пазы другой. Образуется своеобразный шов, дающий очень прочное неподвижное соединение (рис. 37, В).

В процессе роста между соединяющимися краями костей черепа образуется тонкая прослойка волокнистой соединительной ткани. В дальнейшем, с возрастом, коллагеновые волокна пропитываются солями кальция, и волокнистая ткань превращается в костную. В зависимости от конфигурации краёв соединяющихся костей различают зубчатый, плоский и чешуйчатый швы.

Некоторые кости соединяются между собой посредством эластичного хряща, как, например, рёбра с грудиной. Эти соединения обеспечивают относительную подвижность. Хрящ эластичен, и кости могут смещаться относительно друг друга.

Симфизы (от греч. symphysis – срастание) также представляют собой хрящевые соединения. При этом в толще хряща имеется небольшая, заполненная жидкостью щелевидная полость. Таким способом соединяются, например, тела позвонков (межпозвоночные диски).

Прерывные соединения – суставы. В непрерывных соединениях одна кость как бы переходит в другую кость или хрящ. Но есть соединения, в которых кости полностью обособлены друг от друга и сохраняют высокую подвижность. Они лишь примыкают одна к другой. Такие соединения костей называют прерывными соединениями или суставами (рис. 37, А и 38).

Рассмотрим строение и функции подвижного соединения на примере тазобедренного сустава (см. рис. 38). Тазовые кости имеют с каждой стороны по суставной ямке, в каждую из которых входит головка бедренной кости: справа – правой, слева – левой. Поверхность суставной головки и суставной ямки покрыта очень гладким суставным хрящом. Надкостницы в суставе нет, её замещает суставный хрящ. Обе кости скреплены связками и заключены в суставную сумку. Полость сустава герметично закрыта. Внутри её давление ниже атмосферного. Вследствие этого кости прижаты одна к другой. Прочность сустава уменьшится, если внутрь суставной сумки попадёт воздух. Это может случиться при травме сустава.

Рис. 38. Тазобедренный сустав: А – вскрытый сустав с внутренней связкой; Б – положение костей в суставной сумке; В – кольцевая связка, удерживающая головку бедренной кости в суставной ямке тазовой кости; Г – наружные связки, укрепляющие тазобедренный сустав: 1 и 2 – суставные хрящевые поверхности; 3 – внутренняя связка; 4 – кольцевая связка; 5 – суставная полость; 6 – наружные связки

Внутренняя стенка суставной сумки непрерывно выделяет суставную жидкость. Она смазывает трущиеся поверхности суставных хрящей и облегчает движение.

Подвижность сустава обеспечивается формой суставных поверхностей сочленяющихся костей, суставным хрящом и суставной жидкостью, а прочность сустава – суставной сумкой, связками и более низким давлением внутри сустава по сравнению с давлением наружного воздуха.

Особенность суставов состоит в том, что они не только обеспечивают подвижность костей, но и в любой момент могут зафиксировать кости в нужном положении, лишить их подвижности. Например, мы не только можем сгибать и разгибать руку в суставе, поднимая и опуская груз, но и способны удержать груз в разогнутой или согнутой под любым углом руке. Это возможно потому, что в суставной сумке есть складки. И когда мышцы прижимают головки костей друг к другу, суставная жидкость уходит в складки суставной сумки, а хрящ одной кости вдавливается в суставный хрящ другой кости. Вследствие этого трение возрастает, поверхности костей не скользят.

ПЛЕЧЕВОЙ ПОЯС (ЛОПАТКИ, КЛЮЧИЦЫ); КОСТИ РУКИ: ПЛЕЧЕВАЯ, ЛОКТЕВАЯ И ЛУЧЕВАЯ, КОСТИ КИСТИ; ТАЗОВЫЙ ПОЯС (ТАЗОВЫЕ КОСТИ); КОСТИ НОГИ: БЕДРЕННАЯ, БОЛЬШЕБЕРЦОВАЯ И МАЛОБЕРЦОВАЯ, КОСТИ СТОПЫ; СОЕДИНЕНИЯ КОСТЕЙ: НЕПРЕРЫВНЫЕ И ПРЕРЫВНЫЕ.

Вопросы

1. Сравните строение предплечья и голени. В чём их сходство и различие?

2. Чем можно объяснить, что в скелете человека существуют разные типы соединения костей?

3. Какие функции выполняют суставные хрящи, суставная сумка, связки и суставная жидкость?

4. Как вы считаете, почему поверхности суставной головки и суставной ямки не покрыты надкостницей?

Задания

1. Изобразите схематично принципиальное строение сустава. Объясните, почему суставная полость заполнена жидкостью, а не воздухом.

2. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, найдите информацию о типах суставов. Выберите критерии и составьте классификацию суставов.

3. Вспомните из предыдущих курсов биологии, у всех ли млекопитающих есть ключицы. Если нет, то объясните почему.

4. Рассмотрите стопу, которая изображена на рисунке скелета, сделанном под руководством Везалия (см. рис. 3). Какая неточность была допущена великим анатомом Возрождения в изображении строения стопы?

5. Составьте и заполните схему «Скелет человека».

Эксперименты

1. Докажите, что плечевой пояс не только соединяет кости руки с осевым скелетом, но и увеличивает подвижность руки.

Положите левую руку на правую ключицу и медленно поднимайте правую руку. Правая ключица остаётся неподвижной, пока рука поднимается до горизонтального положения, после чего приходит в движение. Какое из этих движений происходит с участием плечевого пояса?

2. Выясните, участвует ли в движении руки вверх лопатка, или оно осуществляется только за счёт ключицы (см. рис. 34).

Опустите поднятую руку, после чего нащупайте другой рукой нижний угол правой лопатки. Теперь поднимите правую руку вверх и убедитесь, что при подъёме руки до горизонтального уровня лопатка неподвижна, а при продолжении движения вверх до вертикального положения лопатка смещается вверх и в сторону. Это происходит потому, что мышцы спины, поворачивая лопатку плечевым суставом вверх, приводят плечо в вертикальное положение. Какова роль лопатки в движении руки?

§ 13. Строение мышц

1. Из каких тканей состоят скелетные мышцы и их сухожилия?

2. Почему противоположные движения выполняются разными мышцами?

3. Какие основные группы мышц выделяют в теле человека?

Микроскопическое строение скелетных мышц. Скелетные мышцы состоят из пучков поперечнополосатых мышечных волокон. Они содержат сократительные нити, состоящие из двух разных белков, и потому кажутся поперечно исчерченными. Каждый мышечный пучок покрывает соединительнотканная плёнка, а всю мышцу в целом, состоящую из множества пучков, общая оболочка – фасция (рис. 39). Она состоит также из соединительной ткани. Благодаря чётко очерченным пучкам сила тяги прикладывается к строго определённым частям кости.

Макроскопическое строение мышц. В строении многих мышц различают брюшко и сухожилия. Брюшко состоит из множества пучков поперечнополосатых мышечных волокон, покрытых соединительнотканными оболочками. Сухожилия, с помощью которых мышца прикрепляется к костям, состоят из плотной соединительной ткани. Они тесно срастаются с надкостницей, и при активной работе мышцы вырабатывают межклеточное костное вещество. Вот почему у людей физического труда и спортсменов шероховатость и бугристость на костях в местах прикрепления мышц выражены сильнее. Сухожилие – очень прочная структура. При травме оно обычно не разрывается, а отрывается от мышцы или кости.

Рис. 39. Мышечный пучок: 1 – ядра мышечного волокна; 2 – сократительные нити мышечного волокна; 3 – покровная мембрана мышечного волокна; 4 – соединительнотканная оболочка (фасция), объединяющая группу мышечных волокон, действующих в одном направлении; 5 – кровеносные сосуды

Рис. 40. Мышцы-сгибатели и разгибатели: 1 – сухожилия головки двуглавой мышцы плеча; 2 – тело двуглавой мышцы; 3 – хвост двуглавой мышцы; 4 – лучевая кость; 5 – локтевая кость; 6 – хвост трёхглавой мышцы плеча; 7 – плечевая кость; 8 – брюшко трёхглавой мышцы; 9 – лопатка; 10 – головки трёхглавой мышцы плеча

То сухожилие, которое прикрепляется к костям, остающимся при движении малоподвижными, называют головками мышцы, а то, что прикрепляется к подвижным костям, – хвостом (рис. 40).

В скелетной мышце хорошо развиты кровеносные и лимфатические сосуды. К ней подходят нервы, которые регулируют её работу.

Движения в суставах. Мышца может подтягивать, но не может отталкивать кости, поэтому противоположные движения выполняют разные мышцы: одни сгибают, другие разгибают, одни приводят руку к туловищу, другие отводят, одни вращают кость по часовой стрелке, другие – против. Мышцы противоположного действия называют антагонистами, мышцы, действующие в одном направлении, – синергистами. Бывает, что одни и те же группы мышц в одном движении участвуют как антагонисты, а в другом – как синергисты.

Лабораторная работа

Мышцы человеческого тела

Используя рисунки и анатомическое описание, определите местоположение мышечных групп и выполняемые ими движения.

I. Мышцы головы (рис. 41).

Мимические мышцы прикрепляются к костям, коже или только к коже, жевательные – к костям неподвижной части черепа и к нижней челюсти.

Задание 1. Определите функцию височных мышц. Приложите руки к своим вискам и сделайте жевательные движения. Мышца напрягается, так как она поднимает нижнюю челюсть вверх. Найдите жевательную мышцу. Она находится около челюстных суставов, примерно на 1 см впереди них. Определите: височные и жевательные мышцы – синергисты или антагонисты?

Задание 2. Познакомьтесь с функцией мимических мышц. Возьмите зеркало и наморщите лоб, что мы делаем, когда недовольны или когда задумались. Сокращается надчерепная мышца. Найдите её на рисунке. Пронаблюдайте функцию круговой мышцы глаза и круговой мышцы рта. Первая закрывает глаз, вторая – рот.

Рис. 41. Мышцы головы: 1 – лобная; 2 – височная; 3 – круговая глаза; 4 – круговая рта; 5 – жевательная; 6 – грудино-ключично-сосцевидная; 7 – затылочная

II. Грудино-ключично-сосцевидная мышца на передней поверхности шеи (см. рис. 41).

Задание 3. Поверните голову вправо и прощупайте левую грудино-ключично-сосцевидную мышцу. Поверните голову влево и обнаружьте правую. Эти мышцы поворачивают голову влево, вправо, действуя как антагонисты, но, когда сокращаются вместе, становятся синергистами и опускают голову вниз.

III. Мышцы туловища спереди (рис. 42).

Задание 4. Найдите большую грудную мышцу. Эта парная мышца напрягается, если согнуть руки в локте и с усилием сложить их на груди.

Задание 5. Рассмотрите на рисунке мышцы живота, образующие брюшной пресс. Они участвуют в дыхании, наклонах туловища в стороны и вперёд, в переводе туловища из лежачего в сидячее положение при фиксированных ногах.

Задание 6. Найдите межрёберные мышцы: наружные осуществляют вдох, внутренние – выдох.

IV. Мышцы туловища сзади (см. рис. 42).

Задание 7. Найдите на рисунке трапециевидную мышцу. Если свести лопатки и запрокинуть голову назад, она будет напряжена.

Задание 8. Найдите широчайшую мышцу спины. Она опускает плечо вниз и отводит руки за спину.

Задание 9. Вдоль позвоночника находятся глубокие мышцы спины. Они разгибают тело, откидывая корпус назад. Определите их положение.

Задание 10. Найдите ягодичные мышцы. Они отводят бедро назад. Глубокие мышцы спины и ягодичные мышцы у человека наиболее сильно развиты в связи с прямохождением. Они противостоят силе тяжести.

V. Мышцы руки (см. рис. 34, 40 и 42).

Задание 11. Найдите на рисунке дельтовидную мышцу. Она находится над плечевым суставом и отводит руку в сторону до горизонтального положения.

Рис. 42. Мышцы туловища и конечностей. А – вид спереди. Мышцы руки: 1 – сгибатели кисти и пальцев; 2 – двуглавая мышца плеча; 3 – дельтовидная мышца. Мышцы туловища: 4 – большая грудная; 5 – зубчатая мышца; 6 – мышцы брюшного пресса. Мышцы ноги: 7 – портняжная; 8 – четырёхглавая бедра; 9 – большеберцовая мышца. Б – вид сзади. Мышцы руки: 10 – трёхглавая мышца плеча; 11 – разгибатели кисти и пальцев. Мышцы туловища: 12 – трапециевидная; 13 – широчайшая мышца спины; 14 – глубокие разгибатели спины; 15 – ягодичная. Мышцы ноги: 16 – двуглавая бедра; 17 – икроножная

Задание 12. Найдите двуглавую и трёхглавую мышцы плеча. Они являются антагонистами или синергистами?

Задание 13. Мышцы предплечья. Чтобы понять их функцию, положите руку на стол ладонной стороной вниз. Прижмите её к столу, после чего сжимайте кисть в кулак и разжимайте её. Вы почувствуете, как сокращаются мышцы предплечья. Это происходит потому, что со стороны ладони на предплечье располагаются мышцы, сгибающие кисть и пальцы, а разгибающие их находятся на тыльной стороне предплечья.

Задание 14. Нащупайте около лучезапястного сустава со стороны ладонной поверхности сухожилия, которые идут к мышцам пальцев рук. Подумайте, почему эти мышцы находятся на предплечье, а не на кисти.

VI. Мышцы ноги (см. рис. 42).

Задание 15. На передней поверхности бедра расположена очень мощная четырёхглавая мышца бедра. Найдите её на рисунке. Она сгибает ногу в тазобедренном суставе и разгибает в коленном. Чтобы представить её функцию, надо вообразить удар футболиста по мячу. Её антагонистом являются ягодичные мышцы. Они отводят ногу назад. Действуя как синергисты, обе эти мышцы удерживают корпус в вертикальном положении, фиксируя тазобедренные суставы.

На задней поверхности бедра расположены три мышцы, сгибающие ногу в колене.

Задание 16. Поднимитесь на носки, вы чувствуете, как напряглись икроножные мышцы. Они находятся на задней поверхности голени. Эти мышцы хорошо развиты, потому что они поддерживают тело в вертикальном положении, участвуют в ходьбе, беге, прыжках.

БРЮШКО МЫШЦЫ, СУХОЖИЛИЯ, ГОЛОВКА И ХВОСТ МЫШЦЫ, МЫШЦЫ-АНТАГОНИСТЫ, МЫШЦЫ-СИНЕРГИСТЫ, МЫШЕЧНЫЕ ПУЧКИ, МЫШЕЧНОЕ ВОЛОКНО, СОЕДИНИТЕЛЬНОТКАННЫЕ ОБОЛОЧКИ МЫШЕЧНЫХ ПУЧКОВ, ФАСЦИИ.

Вопросы

1. Чем мышечное волокно скелетной мышцы отличается от клетки гладкой мышечной ткани?

2. Каково строение мышечного пучка?

3. Как функционируют мышцы-антагонисты и мышцы-синергисты?

Задания

1. Найдите примеры мышц – антагонистов и синергистов.

2. Укажите на рисунках 41 и 42 мышцы, которые могут работать в одном случае как антагонисты, а в другом – как синергисты.

3. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, найдите материал о многообразии мышц. Составьте классификации мышц по форме, числу головок и брюшек, по расположению, функциям, направлению мышечных пучков. Предложите иные, собственные критерии для классификации скелетных мышц.

§ 14. Работа скелетных мышц и их регуляция

1. Почему мышца способна сокращаться с различной силой?

2. Что такое тренировочный эффект и как он достигается?

3. Как работают мышцы-антагонисты в динамическом и статическом режимах?

Двигательная единица. Мышечное волокно скелетной мышцы способно сократиться лишь после того, как получит нервные сигналы от исполнительного (двигательного[1]1
  Двигательные нейроны по-другому называют ещё моторными нейронами.


[Закрыть]) нейрона из центральной нервной системы. Один двигательный нейрон и связанные с ним мышечные волокна называют двигательной единицей. Если в действие включается небольшое число двигательных единиц, сокращение слабое, если число двигательных единиц увеличено, сокращение мышц становится более сильным. Однако при самом сильном сокращении мышц хорошо тренированного человека одновременно сокращается небольшой процент двигательных единиц. При длительном сокращении они работают, поочерёдно сменяя друг друга: сначала одна группа, потом другая, потом третья и т. д.

Тренировочный эффект и энергетика мышечного сокращения. В начале тренировок успех нарастает довольно быстро за счёт увеличения числа двигательных единиц, включающихся в действие одномоментно. Затем результаты нарастают медленнее, потому что начинают перестраиваться сами мышечные волокна. Нервная система лишь даёт импульс для начала и прекращения работы данной мышечной группы волокон. Энергия, за счёт которой сокращается мышечное волокно, выделяется в результате биологического окисления органического вещества, содержащегося в самом волокне. Основным энергетическим веществом для работы мышц является глюкоза, но при интенсивной нагрузке окисляются и вещества, содержащиеся в клеточных мембранах. Однако при этом в клетке синтезируется много веществ, способных компенсировать потери. Поэтому после работы во время отдыха восстанавливается гораздо больше того, что было израсходовано. Получается, что синтез обгоняет распад. В результате в мышечных волокнах увеличивается число сократительных нитей и митохондрий, при этом число самих волокон и их ядер не меняется. Это явление называют тренировочным эффектом.

Однако это происходит лишь в том случае, если физическое напряжение близко к предельному, а отдых и рациональное питание достаточны. Изнуряющий труд без необходимого отдыха и питания к успеху не приводит, так же как и бездействие.

Недостаток подвижности – гиподинамия. Малая подвижность снижает активность биологического окисления, перестают в достаточном количестве вырабатываться вещества, богатые энергией, за счёт которых образуются клеточные структуры: митохондрии, сократительные нити, мембраны клетки. Мышцы становятся дряблыми, теряют былую силу. Из костей уходят соли кальция. Они поступают в кровь, связываются с содержащимся там органическим веществом холестерином и образуют наросты на внутренних стенках сосудов, нарушающие кровообращение. Это называется атеросклерозом. Человек становится слабым и вялым.

Регуляция работы мышц-антагонистов. Чтобы лучше представить себе работу нервной системы, регулирующей мышечные сокращения, рассмотрим, как взаимодействуют нервные центры при сгибании и разгибании руки в локтевом суставе, а также при фиксации костей предплечья для удержания груза (рис. 43).

Рис. 43. Регуляция работы мышц-антагонистов. Спинномозговые центры: 1 – двуглавой мышцы плеча; 2 – трёхглавой мышцы плеча

Если к двуглавой мышце приходят из нервного центра возбуждающие сигналы и она сокращается, то трёхглавая мышца расслабляется – не мешает действию двуглавой мышцы. Если сокращается трёхглавая мышца, то расслабляется двуглавая и не мешает разгибать руку. Такая координация движений происходит не в самих мышцах, а в нервных центрах, управляющих мышцами.

Но что произойдёт, если требуется зафиксировать руку в нужном положении? Тогда возбудятся нервные центры всех мышц, участвующих в движении костей данного сустава. Двуглавая и трёхглавая мышцы в этом случае сократятся одновременно. Кости предплечья прижмутся к плечевой кости, и движение в суставе прекратится. Кости станут неподвижными относительно друг друга. Бывшие мышцы-антагонисты станут работать как синергисты.

Утомление мышц. В процессе длительной мышечной работы или при большой нагрузке работоспособность мышц снижается, развивается утомление. Существует две основные причины утомления. Во-первых, в процессе активной работы возрастают энергетические затраты, следовательно, необходимо больше АТФ. Для ускорения синтеза АТФ нужно много О₂ и глюкозы, поэтому увеличиваются скорость кровотока, частота сердечных сокращений и дыхания. Если нагрузка велика и организм не справляется с доставкой необходимых веществ, энергетические ресурсы постепенно истощаются. При недостаточном количестве кислорода в мышце накапливаются промежуточные продукты метаболизма, в том числе молочная кислота, которая вызывает мышечные боли.

Вторая причина утомления связана с общим состоянием нервной системы. Состояние двигательных нервных центров зависит от общего эмоционального и психического состояния человека. Поэтому, если работа делается с энтузиазмом, она выполняется легко и утомление наступает позже.

Для отдыха большое значение имеет смена видов деятельности. Активный отдых полезнее и эффективнее пассивного. Работоспособность утомлённых мышц восстанавливается быстрее во время работы других групп мышц, а не в состоянии полного покоя.

Динамическая и статическая работа. В разных жизненных ситуациях одни и те же мышцы человека могут совершать разную работу. Работа, связанная с перемещением тела или груза, называется динамической. Работа, связанная с удержанием определённой позы или груза, называется статической.

При статической нагрузке утомление развивается быстро, потому что мышца в течение длительного времени находится в сокращённом состоянии и периоды расслабления отсутствуют. Кроме того, при длительном напряжении мышцы сдавливают расположенные в них и рядом кровеносные сосуды. В результате накапливаются продукты распада, а необходимые кислород и питательные вещества не поступают.

При динамической нагрузке сокращения и расслабления мышц чередуются, в результате чего утомление развивается медленнее. При этом скорость развития утомления зависит от величины физической нагрузки и ритма работы. Российский физиолог Иван Михайлович Сеченов показал, что наибольшая интенсивность мышечной работы достигается при средних нагрузках и средней скорости сокращения мышц. Эти исследования легли в основу науки – гигиены труда.

ДВИГАТЕЛЬНАЯ ЕДИНИЦА, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ (МОТОРНЫЙ) НЕЙРОН, ТРЕНИРОВОЧНЫЙ ЭФФЕКТ, ГИПОДИНАМИЯ, ДИНАМИЧЕСКАЯ И СТАТИЧЕСКАЯ РАБОТА.

Вопросы

1. Почему в начале тренировок происходит значительное улучшение спортивных результатов, а потом они нарастают медленнее?

2. За счёт чего при тренировках возрастает точность мышечных сокращений?

3. Поясните различие между динамической и статической работой.

Задания

1. Занимаетесь ли вы спортом, делаете ли утреннюю зарядку? Оцените, насколько активный образ жизни вы ведёте. Не грозит ли вам гиподинамия?

2. Объясните, почему при длительном стоянии человек устаёт больше, чем при ходьбе.

Лабораторная работа

Утомление при статической работе

Оборудование: секундомер, груз 4–5 кг (если взят портфель с книгами, то надо предварительно определить его массу).

Наблюдение признаков утомления при статической работе. Выясните, за какое время наступает предельное утомление.

Ход работы

Испытуемый становится лицом к классу, вытягивает руку в сторону строго горизонтально. Мелом на доске отмечается тот уровень, на котором находится рука. После приготовлений по команде включается секундомер, и испытуемый начинает удерживать груз на уровне отметки. Начальное время указывается в первой строчке таблицы. Затем определяются фазы утомления и также проставляется их время. Выясняется, за какое время наступает предельное утомление. Этот показатель записывается.

Протокол опыта