Підручник з Біології. 8 клас. Матяш - Нова програма

§ 32. РОБОТА М’ЯЗІВ ТА ПРИЧИНИ ЇХНЬОЇ ВТОМИ

Пригадайте, які білки входять до складу м’язів. Які функції цих білків? Чому посмуговані м’язи мають таку назву? Що таке сила і як її вимірюють? Які функції АТФ у клітині?

Що таке сила та робота м’язів? Для скелетних м’язів характерні: сила, напруження, витривалість, тонус, робота. Ви вже знаєте, що м’язове скоречення супроводжується виділенням значної кількості теплоти, необхідної для підтримання постійної температури тіла.

Скорочуючись, м’яз потовщується і виконує певну роботу. М’яз може значно вкорочуватись, розвиваючи невелике напруження або ж значне напруження за незначного скорочення. Напруженням називають стан скелетного м’яза, за якого він тривалий час може стійко підтримувати стан скорочення.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ! Величину здійсненої м’язом механічної роботи легко виміряти добутком маси вантажу та відстані, на яку його переміщено. Якщо м’яз скорочується за відсутності вантажу або ж висота підйому чи відстань пересування дорівнює 0, то й величина здійсненої роботи, відповідно, дорівнюватиме 0.

Величина роботи, яку здатний виконати м’яз, залежить від його сили. Сила м’яза - це те максимальне напруження, яке він може розвити. Її оцінюють або за максимальним вантажем, який здатний підняти м’яз, або за максимальним напруженням, яке він може створити.

Поодиноке м’язове волокно здатне розвивати напруження 100-200 мг. Ураховуючи те, що загальна кількість м’язових волокон у тілі людини становить близько 15-30 млн, то вони могли б за одночасної спрямованої дії розвинути напруження 20-30 т. Зрозуміло, що більший поперечний переріз м’яза, то більшу силу він розвиватиме. Товщина м’язових волокон під час тренування здатна збільшуватись унаслідок зростання в них кількості скоротливих білків. Кількість м’язових волокон у кожному м’язі при цьому залишається незмінною.

Здоров’я людини. Кожен юнак за умов правильного тренування може досягти значного розвитку скелетної мускулатури. Але заняття силовими вправами слід розпочинати не раніше ніжу 14-15 років.

Роботу скелетних м’язів поділяють на статичну та динамічну (мал. 128). Статична робота м’язів пов’язана з тим, що вони певний час перебувають у стані напруження. Завдяки статичній роботі скелетних м’язів у певному положенні утримується кінцівка або вантаж, зберігається відповідне положення тіла у просторі, долається сила тяжіння Землі тощо.

Мал. 128. Приклад статичної (1) та динамічної (2) роботи м’язів

Динамічна робота забезпечує рухи тіла або окремих його частин. Вона пов’язана з періодичним чергуванням скорочення та розслаблення м’язів. Швидкість скорочення м’язів залежить від частоти надходження нервових імпульсів, а також від будови та властивостей самих м’язів.

Усі скелетні м’язи постійно перебувають у стані часткового скорочення — м’язового тонусу. Він підтримується безперервним потоком нервових імпульсів, які надходять від спинного мозку.

Здоров’я людини. За рахунок тонусу м’язів зберігається постава тіла та внутрішні органи підтримуються в певному положенні. Зниження тонусу м’язів негативно впливає на діяльність усього організму. Причиною зниження тонусу м’язів можуть бути негативні емоції, порушення режиму дня, особливо недосипання, перевтома, нестача вітамінів. Тому підтримуйте тонус своїх м’язів постійними дозованими фізичними навантаженнями, дотриманням режиму праці й активного відпочинку.

Що таке витривалість та втома м’язів? Витривалість м’язів - це їхня здатність тривалий час підтримувати заданий ритм роботи. Що більша витривалість м’язів, то пізніше настає їхня втома. Втома м’язів — тимчасове зниження або втрата їхньої працездатності, що виникають унаслідок здійснення певної роботи. За збільшення маси вантажу механічна робота, яку виконує м’яз, зростає. Але за надмірного навантаження обсяг виконуваної роботи швидко зменшується і врешті-решт величина роботи дорівнює нулю. При цьому м’яз, навіть під час максимального свого напруження, не здатний підняти вантаж.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ! На втому м’язів впливає і ритм їхнього скорочення: так, надто повільні чи дуже швидкі скорочення знижують витривалість швидше, ніж середні (оптимальні). За оптимального навантаження й ритму скорочення м’язів утома настає пізніше тому, що в проміжках між скороченнями працездатність м’яза частково відновлюється.

Російський фізіолог І.М. Сєченов своїми дослідами встановив, що за активного відпочинку працездатність утомленого м’яза відновлюється швидше, ніж в умовах пасивного відпочинку. Це пояснюють тим, що коли певні групи м’язів працюють, то прискорюється кровообіг та обмін речовин. Тому прискорюється окиснення і виведення з м’язів, що відпочивають, залишкових продуктів обміну речовин. Водночас кров швидше постачає цим м’язам поживні речовини і кисень.

Здоров’я людини. Надзвичайно тривала або інтенсивна робота може призвести до перевтоми, коли вичерпуються енергетичні ресурси м’язових клітин. Щоб запобігти перевтомі, необхідно уникати надмірних навантажень без достатньої фізичної підготовки. Чергування фізичних навантажень і відпочинку є одним зі способів підтримання високої працездатності й запобігання перевтомі.

ЛАБОРАТОРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ

Розвиток утоми під час статичного і динамічного навантаження

Обладнання: гантелі, годинник.

Завдання 1. Виявіть утому під час статичного навантаження.

1. Візьміть у руки гантелі масою по 1 кг. Розведіть руки в сторони, підніміть їх до рівня плеча і тримайте в цьому положенні стільки, скільки зможете.

2. Зафіксуйте час, витрачений на виконання статичної роботи.

Завдання 2. Виявіть утому під час динамічного навантаження.

1. Візьміть у руки такі самі гантелі. Ритмічно піднімайте та опускайте їх, поки не відчуєте втоми.

2. Зафіксуйте час, витрачений на виконання динамічної роботи.

3. Повторіть вправу з гантелями у прискореному ритмі до відчуття втоми.

4. Порівняйте одержані результати. Поясніть, коли втома настає швидше.

У чому полягає нервова та гуморальна регуляції рухів? У спинному мозку є нервові центри, які регулюють скорочення м’язів і здійснення простих рефлекторних рухів, наприклад згинання ноги в колінному суглобі. Складні рухи, такі як гра на піаніно чи написання тексту, контролюються нервовими центрами півкуль головного мозку. Важливу роль у регуляції рухів і тонусу м’язів відіграє мозочок, який координує діяльність вищих і нижчих рухових центрів.

Тонус м’язів підвищує гормон адреналін (пригадайте роль цього гормону в регуляції інших систем організму).

Деякі біологічно активні речовини можуть зупинити роботу м’язів (отрути деяких змій, павуків тощо).

Ключові терміни і поняття: сила напруження, витривалість, тонус, втома м’язів, статична та динамічна робота м’язів.

УЗАГАЛЬНИМО ЗНАННЯ

• Під час роботи м’язів чергуються періоди їхнього скорочення та розслаблення. Це явище ґрунтується на м’язовому рефлексі - скороченні м’яза у відповідь на надходження нервового імпульсу. Робота м’язів супроводжується витратами енергії. М’язам властиві сила та напруження. Напруженням називають стан скелетного м’яза, за якого він тривалий час може стійко підтримувати стан скорочення.

• Робота м’яза буває статичною та динамічною. Здатність м’язів здійснювати впродовж більш-менш тривалого відрізку часу роботу певного виду та інтенсивності називають витривалістю. Що більша витривалість м’язів, то пізніше настає їхня втома. Втома м’язів - це тимчасове зниження або втрата їхньої працездатності, що виникає внаслідок здійснення роботи. Найпродуктивнішою є фізична робота, яку виконують із середнім навантаженням і в середньому темпі.

ПЕРЕВІРТЕ ТА ЗАСТОСУЙТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

Дайте відповідь на запитання

1. Які ви знаєте фізичні властивості м’язів? 2. Що таке напруження та сила скорочення м’яза? 3. Від чого залежить сила скорочення м’язів? 4. Як визначити роботу м’язів? Чим відрізняється статична робота від динамічної? 5. Яке біологічне значення чергування скорочення та розслаблення м’язів? 6. Що таке витривалість м’яза? 7. Що таке втома м’язів і які її причини?

Виберіть одну правильну відповідь

1. Укажіть властивість м’язів, завдяки якій зберігається постава тіла, утримуються внутрішні органи в певному положенні: а) сила; б) швидкість скорочення; в) витривалість; г) тонус.

2. Витривалість м’язів - це: а) здатність до скорочення; б) здатність тривалий час підтримувати заданий ритм роботи; в) здатність до збудження; г) здатність зберігати тривалий час незбудливість.

ОБГОВОРІТЬ У ГРУПАХ. Як ритм і навантаження впливають на розвиток утоми? Як уникнути втоми?

ПОМІРКУЙТЕ. 1. Людей, які надмірно розвивають м’язи, називають культуристами. У якому стані перебувають м’язи в культуристів? Завдяки чому збільшується маса м’язів у культуристів? 2. Чому статична робота втомлює більше, ніж динамічна? 3. Чому в людини, яка активно відпочиває, втома минає швидше, ніж у тієї, яка відпочиває пасивно?

ТВОРЧЕ ЗАВДАННЯ. У присутності дорослого виконайте підряд 10 присідань. Які відчуття в ногах ви спостерігаєте через 1, 2, 15 хв? Поясніть, чому виникають такі відчуття.