Учебник по Биологии. 8 класс. Матяш - Новая программа

§ 32. РАБОТА МЫШЦ И ПРИЧИНЫ ИХ УТОМЛЕНИЯ

Вспомните, какие белки входят в состав мышц. Каковы функции этих белков? Почему исчерченные мышцы имеют такое название? Что такое сила и как ее измеряют?

Что такое сила и работа мышц? Для скелетных мышц характерны: сила, напряжение, выносливость, тонус, работа. Вы уже знаете, что мышечное сокращение сопровождается выделением значительного количества теплоты, необходимой для поддержания постоянной температуры тела.

Сокращаясь, мышца утолщается и производит определенную работу. Мышца может значительно укорачиваться, развивая небольшое напряжение или же значительное напряжение при незначительном сокращении. Напряжением называют состояние скелетной мышцы, при котором она продолжительное время может устойчиво поддерживать состояние сокращения.

Величина работы, которую способна выполнить мышца, зависит от ее силы. Сила мышцы - это то максимальное напряжение, которое она может развить. Ее оценивают или по максимальному грузу, который способна поднять мышца, или по максимальному напряжению, которое она может создать.

Одиночное мышечное волокно способно развивать напряжение 100-200 мг. Учитывая то, что общее количество мышечных волокон в теле человека составляет около 15-30 млн, то они могли бы при одновременном направленном действии развить напряжение 20-30 т. Разумеется, чем больше поперечное сечение мышцы, тем большую силу она развивает. Мышечные волокна во время тренировки становятся толще вследствие увеличения в них количества сократительных белков. Количество мышечных волокон в каждой мышце при этом остается неизменным.

Здоровье человека. Каждый юноша при условиях правильной тренировки может добиться значительного развития скелетной мускулатуры. Однако занятия силовыми упражнениями следует начинать не раньше чем в 14-15 лет.

Работу скелетных мышц делят на статическую и динамическую (рис. 128). Статическая работа мышц связана с тем, что они определенное время находятся в состоянии напряжения. Благодаря статической работе скелетных мышц в определенном положении удерживается конечность или груз, сохраняется соответствующее положение тела в пространстве, преодолевается сила тяжести Земли и т. п.

Динамическая работа обеспечивает движения тела или отдельных его частей. Она связана с периодическим чередованием сокращения и расслабления мышц. Скорость сокращения мышц зависит от частоты поступления нервных импульсов, а также от строения и свойств самих мышц.

Рис. 128. Пример статической (1) и динамической (2) работы мышц

Все скелетные мышцы постоянно находятся в состоянии частичного сокращения - мышечного тонуса. Он поддерживается непрерывным потоком нервных импульсов, поступающих от спинного мозга.

Здоровье человека. За счет тонуса мышц сохраняется осанка тела и внутренние органы поддерживаются в определенном положении. Снижение тонуса мышц негативно влияет на деятельность всего организма. Причиной снижения тонуса мышц могут быть негативные эмоции, нарушения режима дня, особенно недосыпание, переутомление, недостаток витаминов. Поэтому поддерживайте тонус своих мышц постоянными дозированными физическими нагрузками, соблюдением режима труда и активного отдыха.

Что такое выносливость и утомление мышц? Выносливость мышц — это их способность продолжительное время поддерживать заданный ритм работы. Чем больше выносливость мышц, тем позже наступает их усталость. Утомление мышц - временное снижение или потеря их работоспособности, возникающее в результате выполнения определенной работы. При увеличении массы груза механическая работа, которую выполняет мышца, растет. Но при чрезмерной нагрузке объем производимой работы быстро уменьшается и в конце концов величина работы равняется нулю. При этом мышца, даже при максимальном напряжении, не способна поднять груз.

ЗАПОМНИТЕ! На утомление мышц влияет и ритм их сокращения: так, слишком медленные или очень быстрые сокращения снижают выносливость быстрее, чем средние (оптимальные). При оптимальной нагрузке и ритме сокращения мышц утомление наступает позже, потому что в промежутках между сокращениями работоспособность мышцы частично восстанавливается.

Русский физиолог И.М. Сеченов своими опытами установил, что при активном отдыхе работоспособность утомленной мышцы восстанавливается быстрее, чем в условиях пассивного отдыха. Это объясняют тем, что когда определенные группы мышц работают, то ускоряется кровообращение и обмен веществ. Поэтому ускоряется окисление и выведение из отдыхающих мышц окончательных продуктов обмена веществ. В то же время кровь быстрее снабжает эти мышцы питательными веществами и кислородом.

Здоровье человека. Продолжительная или интенсивная работа может привести к переутомлению, когда исчерпываются энергетические ресурсы мышечных клеток. Чтобы предотвратить переутомление, необходимо избегать чрезмерных нагрузок без достаточной физической подготовки. Чередование физических нагрузок и отдыха является одним из способов поддержания высокой работоспособности и предотвращения переутомления.

ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Развитие утомления мышц при статической и динамической нагрузке

Оборудование: гантели, часы.

Задание 1. Определите усталость при статической нагрузке.

1. Возьмите в руки гантели массой по 0,5 кг. Разведите руки в стороны, поднимите их до уровня плеч и держите в этом положении столько, сколько сможете.

2. Зафиксируйте время, потраченное на выполнение статической работы.

Задание 2. Определите утомление мышц при динамической нагрузке.

1. Возьмите в руки такие же гантели. Ритмично поднимайте и опускайте их, пока не почувствуете утомление.

2. Зафиксируйте время, потраченное на выполнение динамической работы.

3. Повторите упражнение с гантелями в ускоренном ритме до ощущения утомления.

4. Сравните полученные результаты. Объясните, когда утомление наступает быстрее.

В чем заключается нервная и гуморальная регуляции движений? В спинном мозге есть нервные центры, которые регулируют сокращение мышц и осуществление простых рефлекторных движений, например сгибание ноги в коленном суставе. Сложные движения, такие как игра на пианино или написание текста, контролируются нервными центрами полушарий головного мозга. Важную роль в регуляции движений и тонуса мышц играет мозжечок, координирующий деятельность высших и низших двигательных центров.

Тонус мышц повышает гормон адреналин (вспомните роль этого гормона в регуляции других систем организма). Некоторые биологически активные вещества могут остановить работу мышц (яды некоторых змей, пауков и т. п.).

Ключевые термины и понятия: сила, напряжение, выносливость, тонус, утомление мышц, статическая и динамическая работа мышц.

ОБОБЩИМ ЗНАНИЯ

• Во время работы мышц чередуются периоды их сокращения и расслабления. Это явление основывается на мышечном рефлексе - сокращении мышцы в ответ на поступление нервного импульса. Работа мышц сопровождается расходами энергии. Мышцам свойственны сила и напряжение.

• Работа мышц бывает статической и динамической. Способность мышц осуществлять на протяжении более или менее длительного отрезка времени работу определенного вида и интенсивности называют выносливостью. Чем больше выносливость мышц, тем позже наступает их утомление. Утомление мышц - это временное снижение или потеря их работоспособности, возникающая в результате выполнения работы. Самой производительной является физическая работа, которую выполняют со средней нагрузкой и в среднем темпе.

ПРОВЕРЬТЕ И ПРИМЕНИТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ

Ответьте на вопросы

1. Что такое напряжение и сила сокращения мышц? 2. От чего зависит сила сокращения мышц? 3. Как определить работу мышц? Чем отличается статическая работа от динамической? 4. Какое биологическое значение чередования сокращения и расслабления мышц? 5. Что такое выносливость мышцы? 6. Что такое утомление мышц и каковы его причины?

Выберите один правильный ответ

1. Укажите свойство мышц, благодаря которому поддерживается осанка тела, удерживаются внутренние органы в определенном положении: а) сила; б) скорость сокращения; в) выносливость; г) тонус.

2. Выносливость мышц - это: а) способность к сокращению; б) способность длительное время поддерживать заданный ритм работы; в) способность к возбуждению; г) способность длительное время не возбуждаться.

ОБСУДИТЕ В ГРУППАХ. Как ритм и нагрузка влияют на развитие утомления мышц? Как избежать утомления мышц?

ПОДУМАЙТЕ. 1. Людей, которые сверх меры развивают мышцы, называют культуристами. В каком состоянии находятся мышцы у культуристов? Благодаря чему увеличивается масса мышц у культуристов? 2. Почему статическая работа утомляет больше, чем динамическая? 3. Почему у человека, который активно отдыхает, утомление проходит быстрее, чем у отдыхающего пассивно?

ТВОРЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. В присутствии взрослого выполните подряд 10 приседаний. Какие ощущения в ногах вы наблюдаете через 1, 2, 15 мин? Объясните, почему возникают такие ощущения.