Учебник по Биологии. 8 класс. Соболь - Новая программа

Ничто так не истощает и не разрушает человека, как длительная физическая бездеятельность.

Аристотель

§ 32. РАБОТА МЫШЦ. УСТАЛОСТЬ МЫШЦ

Основные понятия и ключевые термины: Мышцы головы. Мышцы туловища. Мышцы конечностей. РАБОТА МЫШЦ. УСТАЛОСТЬ МЫШЦ.

Вспомните! Что такое мышци?

Подумайте!

Могущественный мифический греческий герой Геракл прославился невероятными подвигами, самыми известными из которых являются: борьба с немейским львом, уничтожение лернейской гидры, уничтожение стимфалийских птиц, очистка авгиевых конюшен, похищение золотых яблок из сада Гесперид, обуздание пса Цербера в царстве Аида и др. Каждый из его подвигов требовал нечеловеческого напряжения всех сил. Почему же этот герой не уставал совершать свои славные подвиги?

СОДЕРЖАНИЕ

Какое значение имеют скелетные мышцы человека?

Скелетные мышцы человека удобнее изучать по таким группам, как мышцы головы, мышцы туловища и мышцы конечностей.

Мышцы головы делятся на мышцы свода черепа и мышцы лица (мимические и жевательные). Мышцы свода черепа смещают кожу, поднимают брови. Мимические мышцы одним концом вплетаются в кожу, а другим - прикрепляются к костям. Они обеспечивают мимические движения лица, участвуют в речи. Жевательные мышцы обеспечивают движения во время жевания, глотания.

Мышцы туловища делятся на мышцы шеи, грудной клетки, живота и спины. Мышцы шеи обеспечивают повороты головы и её поддержку. Среди мышц шеи выделяется грудинно-ключично-сосковая. Мышцы грудной клетки обусловливают движения верхних конечностей (большие и малые грудные), участвуют в дыхании (межрёберные, диафрагма). Мышцы живота (косые, прямая, квадратная) осуществляют защиту органов брюшной полости, участвуют в дыхании, движениях кишечника, выделении мочи. Мышцы спины (трапециевидная, ромбовидная, широкая мышца спины и др.) обусловливают движения конечностей, головы, поддерживают туловище.

Мышцы конечностей играют основную роль в перемещении тела человека и его частей. Мышцы плечевого пояса (дельтовидная, подлопаточная) обеспечивают движения в плечевом суставе. Движения руки осуществляют мышцы свободной верхней конечности, их делят на мышцы плеча (двуглавая, трёхглавая), мышцы предплечья (сгибатели и разгибатели кисти) и мышцы кисти (ладонные, мышцы пальцев). Мышцы тазового пояса обеспечивают движения ноги в тазобедренном суставе. К ним относятся ягодичные, грушевидная мышцы и др. Мышцы свободной нижней конечности осуществляют движения нижней конечности и их разделяют на мышцы бедра (шейная, четырёхглавая, двуглавая,), мышцы голени (трёхглавая, икроножная, камбалообразные) и мышцы стопы (подошвенные, сгибатели и разгибатели пальцев).

Таким образом, различные группы мышц обеспечивают общую подвижность организма человека.

Как работают скелетные мышцы?

РАБОТА МЫШЦ - деятельность мышц, возникающая вследствие их сокращения за счёт энергии АТФ. Работа мышцы определяется произведением силы и расстояния или высоты перемещения груза. Коэффициент полезного действия мышц человека составляет 0,25-0,30, то есть на работу используется 25-30 % энергии, тогда как 70 % её рассеивается в виде тепла.

Основными свойствами мышц, обеспечивающих работу, являются сила, скорость сокращения, выносливость и тонус. Сила мышц зависит от массы сократительных белков, количества мышечных волокон и частоты импульсов, поступающих в мышцы. Скорость сокращения мышц определяется временем, за которое мышца сокращается и расслабляется. Выносливость мышц - это их способность длительное время поддерживать заданный ритм работы. А состояние постоянного незначительного напряжения мышц, благодаря чему поддерживается готовность к выполнению работы, является тонусом мышц.

Работу, которую выполняют мышцы, разделяют на статическую и динамическую. Статическая работа - это работа, при которой мышцы напрягаются, но не сокращаются (например, при удержании груза), а динамическая работа - работа, при которой мышцы поочередно сокращаются и расслабляются (например, во время бега или ходьбы).

Ил. 73. Механизм мышечного сокращения

Теория, объясняющая механизм сокращения мышц, называется теорией скольжения. Согласно этой теории последовательность сокращения мышечного волокна можно отобразить такими тезисами:

- в покое толстые нити миозина размещаются между тонкими нитями актина;

- сокращение мышц начинается с возбуждения мышечных волокон нервными импульсами;

- с помощью поперечных мостиков в присутствии ионов Са²+ происходит втягивание тонких нитей актина в промежутки между толстыми нитками миозина;

- длина мышечного волокна при этом уменьшается, вызывая сокращение мышцы;

- сокращение мышц происходит за счёт энергии АТФ.

Итак, мышцы выполняют определённую работу, связанную с их сокращением или напряжением, а также с расходом энергии АТФ и образованием теплоты.

Условия продуктивной работы скелетных мышц?

УСТАЛОСТЬ МЫШЦ - это физиологическое состояние, возникающее при длительной или интенсивной работе и заключается во временном снижении работоспособности. Такое состояние мышц направлено на защиту от их истощения и является полезным явлением, поскольку обеспечивает отдых и восстановление возможностей мышц. Во время отдыха происходит не только восстановление работоспособности, но и её возрастание - сверхвосстановление, благодаря чему мышцы могут выполнять ещё большую работу, чем до появления усталости.

Современные представления о причинах усталости основываются на взглядах о многоуровневости изменений в работе мышц. Иными словами, возникновение усталости связано с такими явлениями, как: а) уменьшение в мышцах количества веществ, необходимых для работы (АТФ, гликоген); б) накопление в мышцах молочной кислоты; в) снижение запасов кислорода в мышцах; г) изменения сократительной функции миофибрилл; д) изменение состояния нервной и эндокринной регуляторных систем (например, истощение нервных центров, ухудшение проведения импульсов через синапсы).

Длительная или интенсивная работа может привести к переутомлению, что является патологическим состоянием, при котором исчерпываются ресурсы клеток, разрушаются органеллы и т. п. Для предотвращения переутомления необходимо правильно организовывать работу и отдых, придерживаться рационального питания, учитывать возможности мышц, избегать чрезмерных нагрузок, бороться с плохим настроением и др.

Опытами установлено, что для человека наиболее продуктивной будет работа, осуществляемая при средней нагрузке, среднем темпе и оптимальном состоянии нервной системы, которая обеспечивает согласованную работу мышц. Существенным условием продуктивной работы является тренированность мышц.

Таким образом, условиями наиболее продуктивной работы мышц является средняя нагрузка, средний темп, оптимальное состояние нервной системы и тренированность мышц.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Учимся познавать

Лабораторное исследование

РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТИ ПРИ СТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ. ВЛИЯНИЕ РИТМА И НАГРУЗКИ НА РАЗВИТИЕ УСТАЛОСТИ

Цель работы: развивать умение характеризовать развитие усталости.

Оборудование: гантели массой 3 и 5 кг, часы с секундной стрелкой.

Ход работы

Ил. 74. Статические (вверху) и динамическое (внизу) нагрузки на мышцы

1. Возьмите в руки гантели массой 3 кг, поднимите их до уровня плеча и удерживайте до наступления усталости. Время проведённой статической работы зафиксируйте.

2. После восстановления мышц (через 5 мин) возьмите те же гантели и ритмично поднимайте и опускайте их. Время проведённой динамической работы запишите.

3. Для исследования влияния нагрузки сначала выполняете упражнение на сгибание руки с гантелей массой 3 кг, а после отдыха - с гантелей 5 кг. В каком случае быстрее развивается усталость и почему?

4. Для исследования влияния ритма на развитие усталости сгибаете руку с гантелей в медленном темпе, через некоторое время - в среднем, а затем - в быстром. При каком ритме деятельности быстрее развивается усталость мышц?

5. Итог работы.

Задача на применение знаний

Сопоставьте обозначенные на иллюстрации мышцы с названиями и укажите их значение: четырёхглавая мышца, прямая мышца, большая грудная мышца, дельтовидная мышца, двуглавая мышца.

Название	Принадлежность к группе	Значение для организма

РЕЗУЛЬТАТ

Оценка	Вопросы для самоконтроля
1-6	1. Назовите группы мышц человека. 2. Приведите примеры мышц верхней конечности. 3. Что такое работа мышц? 4. Назовите два вида работы мышц. 5. Что такое усталость мышц? 6. Какое значение имеет усталость мышц для организма?
7-9	7. Какое значение имеют скелетные мышцы человека? 8. Как работают скелетные мышцы? 9. Назовите условия продуктивной работы скелетных мышц.
10-12	10. Докажите взаимосвязь скелетных мышц со всеми физиологическими системами нашего организма.