Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Физическая культура студента. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
2.2. Функциональные системы организма
2.2.1. Костная система
Костная система образует скелет человека, состоящий из более 200 костей, соединяющихся между собой посредст­вом суставов. В зависимости от формы и функции они делят­ся на трубчатые (кости конечностей), губчатые (выполняют в основном защитную и опорную функции – ребра, грудина, позвонки и др.), плоские (кости черепа, таза, поясов конеч­ностей) и смешанные (основание черепа). Скелет человека состоит из позвоночника, черепа, грудной клетки, поясов ко­нечностей и скелета свободных конечностей. Позвоночник, состоящий из 33–34 позвонков, делят на 5 отделов: шейный (7), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5), копчико­вый (4–5). Позвоночный столб позволяет совершать сгибания вперед и назад, в стороны, вращательные движения вокруг вертикальной оси.
В норме он имеет два изгиба вперед (шейный и пояс­ничный – лордозы) и два изгиба назад (грудной и крестцо­вый – кифозы). Названные изгибы имеют большое функцио­нальное значение при выполнении различных движений (ходьба, бег, прыжки, кувырки и т.д.): они ослабляют толчки, удары и т.п., амортизируя как эластичная система.
Суставы – в основном подвижные соединения, область соприкосновения костей в них покрыта специальной оболоч­кой – суставной сумкой из плотной соединительной ткани, срастающейся с надкостницей и сочленяющихся костей. По­лость суставов герметически закрыта и имеет небольшой объем, зависящий от формы и размеров сустава. Суставная жидкость в суставной щели уменьшает трение между сустав­ными поверхностями при движении, как и гладкий хрящ, по­крывающий эти поверхности. В простейшем случае в суставе осуществляются сгибание и разгибание, наиболее сложными суставами являются шаровидные (например, в тазобедрен-
31
ном суставе можно производить сгибание, разгибание, при­ведение, отведение ног, вращение). Главная функция суста­вов – обеспечение возможности для осуществления движе­ний. Вместе с тем они выполняют роль демпферов, своеоб­разных тормозов, гасящих инерцию движения и позволяю­щих производить мгновенную остановку после быстрого движения. Суставы при систематических занятиях физиче­скими упражнениями и спортом развиваются и укрепляются, повышается эластичность их связок и мышечных сухожилий, увеличивается гибкость. Отсутствие достаточной двигатель­ной активности приводит к разрыхлению суставного хряща и изменению суставных поверхностей, сочленяющихся костей, к появлению болевых ощущений, создаются условия для об­разования в них воспалительных процессов.
2.2.2. Мышечная система
Мышечная система человека делится на два вида мус­кулатуры: гладкую (непроизвольную) и поперечно­полосатую (произвольную). У человека насчитывается более 600 различных мышц. Они составляют у мужчин 35–40 % массы тела (у спортсменов – 50 % и более), у женщин – не­сколько меньше. Механическая деятельность мышц осуще­ствляется в результате способности мышечных волокон пе­реходить в состояние возбуждения, т.е. в деятельное состоя­ние под влиянием биотоков (импульсов), идущих к мышцам по нервным волокнам. Возбуждение мышечных волокон представляет собой сложную систему энергетических, хими­ческих, структурных и иных изменений в клетках, обеспечи­вающих специфическую работу мышечной ткани. Работа мышц реализуется за счет их напряжения или сокращения. Напряжение может происходить без изменений длины мыш­цы (статическая работа), сокращение – с уменьшением дли­ны ее (динамическая работа). Чаще всего мышцы работают в смешанном режиме, одновременно напрягаясь и сокращаясь
32
по длине. Сила мышц зависит от количества мышечных во­локон и их поперечного сечения, а также от эластичности и исходной длины отдельной мышцы. Систематическая физи­ческая тренировка увеличивает силу мышц, в том числе и за счет увеличения их эластичности.
Гладкие мышцы расположены в стенках кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах. Они обеспечивают сужение или расширение сосудов, осуществляют продвиже­ние пищи по желудочно-кишечному тракту, сокращают стенки мочевого пузыря.
Поперечно-полосатые мышцы – это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела и отдельных его частей. К поперечно-полосатым мыш­цам относится также и сердечная мышца, обеспечивающая ритмическую работу сердца на протяжении всей жизни чело­века автоматически. Поперечно-полосатыми эти мышцы на­зываются потому, что в поле зрения под микроскопом они имеют поперечную исчерченность. Основой мышц, как и всего живого вообще, являются белки. Они составляют 80–85 % мышечной ткани. Главным свойством мышечной ткани является сократимость, которая обеспечивается за счет сократительных мышечных белков – актина и миозина. Строение мышечной ткани весьма сложно. Она имеет волок­нистую структуру, совокупность этих волокон образует мышцу в целом.
В свою очередь, мышечное волокно состоит из мио­фибрилл. Каждая миофибрилла по длине делится на чере­дующиеся светлые и темные участки. Темные участки – про­тофибриллы, состоящие из длинных цепочек молекул мио­зина, светлые – образованы еще более тонкими белковыми нитями актина. Когда мышца находится в несокращенном (расслабленном) состоянии, нити актина и миозина лишь частично продвинуты относительно друг друга, причем каж­дой нити миозина противостоят, окружая ее, несколько ни-
33
тей актина. Более глубокое продвижение относительно друг друга обусловливает укорочение всей мышцы в целом.
К мышце подходят и отходят многочисленные нервные волокна. Двигательные (эфферентные) нервные волокна пе­редают импульсы от головного и спинного мозга, приводя­щие мышцы в рабочее состояние, чувствительные (аффе­рентные) волокна передают импульсы в обратном направле­нии, информируя центральную нервную систему о деятель­ности мышц. Каждую мышцу пронизывает разветвленная сеть кровеносных капилляров, по которым с кровью посту­пают необходимые для жизнедеятельности мышц вещества и выводятся конечные продукты обмена.
Силовые качества мышцы принято оценивать весом груза, который она при максимальном возбуждении способна удерживать, не изменяя своей длины (так называемая «общая сила мышцы»). Сила мышц зависит от суммы сил мышечных волокон (их сократительной способности); количества мы­шечных волокон в мышце и количества функциональных единиц, одновременно возбуждающихся при развитии на­пряжения; исходной длины мышцы (предварительно растя­нутая мышца развивает большую силу); характера регуля­торных влияний; условий взаимодействия с костями скелета.
Работа мышцы. В процессе мышечного сокращения потенциальная химическая энергия переходит в потенциаль­ную механическую энергию напряжения и кинетическую энергию движения. Различают внутреннюю и внешнюю ра­боту. Внутренняя работа связана с трением в мышечном во­локне при его сокращении, движением катионов и анионов как при возбуждении, так и в процессе восстановления ис­ходного состояния; превращением энергии при эндотермиче­ских ресинтезах (восстановлении соединений). Внешняя ра­бота проявляется при перемещении собственного тела, груза, отдельных частей организма (динамическая работа) в про­странстве. Она характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД) мышечной системы, т.е. отношением произ-
34
водимой работы к общим энергетическим затратам (для мышц человека КПД составляет 15–20 %, у физически разви­тых и тренированных людей этот показатель, как правило, выше).
2.3. Физиологические системы организма
2.3.1. Кровеносная система
Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Кровь в организме находится в постоянном движе­нии, которое осуществляется по кровеносной системе.
Кровь в организме человека выполняет следующие ос­новные функции:
1) транспортную – в процессе обмена веществ перено- сит к тканям тела питательные вещества и кислород, а из тканей к органам выделения транспортирует продукты рас­пада, образующиеся в результате жизнедеятельности клеток тканей;
2) регуляторную – осуществляет гуморальную (гу- мор – жидкость) регуляцию функций организма с помощью гормонов и других химических веществ и рефлекторную – вследствие гидростатического давления на нервные оконча­ния (барорецепторы), расположенные в стенках кровеносных сосудов;
3) защитную – защищает организм от вредных веществ и инородных тел, кроме того, при повреждении тканей тела останавливает кровотечение;
4) теплообмен – участвует в поддержании постоянной температуры тела.
Кровь состоит из жидкой части (плазмы) (55 %) и взве­шенных в ней форменных элементов (эритроцитов, лейкоци­тов и др.) (45 %). Кровь имеет слабую щелочную реакцию.
Эритроциты – красные кровяные тельца, носители ды­хательного пигмента – гемоглобина. Эритроциты переносят
35
кислород из легких к тканям и частично углекислый газ из тканей к легким.
Лейкоциты – белые кровяные клетки, их имеется не­сколько видов. Они способны проникать через стенки крове­носных сосудов в ткани тела и уничтожать болезнетворные микробы и инородные тела, попавшие в организм. Это явле­ние называется «фагоцитозом».
Тромбоциты – кровяные пластинки. Они защищают ор­ганизм от потери крови. При повреждении тела и кровенос­ных сосудов тромбоциты способствуют свертыванию крови, образованию сгустка (тромба), который закупоривает сосуд и прекращает потерю крови.
При регулярных занятиях физическими упражнениями или спортом:
− увеличивается количество эритроцитов и количество гемоглобина в них, в результате чего повышается кислород­ная емкость крови;
− повышается сопротивляемость организма к простуд­ным и инфекционным заболеваниям благодаря возрастанию активности лейкоцитов;
− ускоряются процессы восстановления после значи- тельной потери крови.
Одним из важных показателей является минутный объем крови, т.е. количество крови, выбрасываемое одним желудочком сердца в течение минуты. В состоянии покоя минутный объем крови составляет в среднем 4–6 л. При ин­тенсивной мышечной деятельности он повышается у нетре­нированных до 18–20 л, у тренированных людей – 30–40 л.
В положении лежа и при быстрой ходьбе сердце нетре­нированного человека для того, чтобы обеспечить необходи­мый минутный объем крови, вынуждено сокращаться с большей частотой, так как систолический объем у него меньше. При быстром беге сердце нетренированного челове­ка, имея недостаточный систолический объем крови, даже
36
при ЧСС (частота сердечных сокращений) 200 ударов в ми­нуту (предельная возможность) не может обеспечить минут­ный объем в 30 л крови, который необходим человеку при быстром беге. Поэтому нетренированный человек через не­сколько минут, а иногда и секунд после начала интенсивного бега чувствует большое утомление и прекращает бег. Если же человек находится в условиях, когда прекратить бег не­возможно и продолжает его, – наступает обморочное состоя­ние.
Роль мышечного насоса ярко проявляется в явлении, которое называется гравитационным шоком.
Если спортсмен, например, после финиша бега сразу остановится, то кровь под действием силы тяжести задер­жится в крупных венозных сосудах мышц ног, в которых прекратится действие мышечного насоса, и венозные сосуды будут широко раскрыты. Следовательно, сердце будет полу­чать и направлять в сосудистое русло недостаточное количе­ство крови. Давление крови и кровоснабжение головного мозга резко понижаются, человек бледнеет, появляется голо­вокружение и может наступить обморочное состояние.
Чтобы избежать наступления гравитационного шока, необходимо соблюдать следующее правило: после интенсив­ного бега или других циклических упражнений на соревно­ваниях или тренировочных занятиях переходить в состояние покоя, т.е. останавливаться, следует постепенно. Сначала не­обходимо, снижая скорость бега, пробежать 50–100 м, а за­тем в течение 3–5 мин передвигаться шагом, постепенно за­медляя ходьбу.
2.3.2. Сердечно-сосудистая система
Напомним, что кровеносная система состоит из сердца и сосудов крови. Ритмические сокращения сердечной мыш­цы обеспечивают непрерывное движение крови в замкнутой сердечно-сосудистой системе, состоящей из сердца и двух
37
кругов кровообращения – большого и малого. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, из которого артериальная кровь поступает в аорту. Проходя по артериям, артериолам и капиллярам всех органов, кроме лег­ких, она отдает им кислород и питательные вещества, а заби­рает углекислоту и продукты метаболизма. Затем кровь со­бирается в венулы и вены и через верхнюю и нижнюю полые вены поступает в правое предсердие и далее в правый желу­дочек. Малый круг кровообращения берет начало в правом желудочке, откуда венозная кровь направляется в легочную артерию. Пройдя через легочные капилляры, кровь освобож­дается от углекислоты, насыщается кислородом и уже в ка­честве артериальной поступает через легочные вены в левое предсердие сердца. Таким образом, обеспечивая транспорти­ровку кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким, кровь осуществляет дыхательную функцию. Выполняя трофическую функцию, кровь переносит пита­тельные вещества из тонкого кишечника и синтезированные в печени вещества к клеткам всего организма. Не надо забы­вать, что при этом в крови циркулирует большое количество биологически активных веществ, которые регулируют и объ­единяют функциональную деятельность клеток всего орга­низма. При этом движение крови обеспечивает выравнива­ние температуры различных частей тела.
2.3.3. Дыхательная система
Дыхательная система включает в себя носовую по­лость, гортань, трахею, бронхи и легкие. В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ. Дыхание – это целый комплекс физиологи­ческих процессов, в реализации которых участвует не только дыхательный аппарат, но и система кровообращения.
38
Дыханием называется процесс потребления кислорода и выделения углекислого газа тканями живого организма. Его осуществляют две системы организма: дыхательная и кровеносная.
Различают внешнее (легочное) и внутриклеточное (тка­невое) дыхание. Внешним дыханием называется обмен воз­духом между окружающей средой и легкими, внутриклеточ­ным – обмен кислородом и углекислым газом между кровью и клетками тела (при этом кислород переходит из крови в клетки, а углекислый газ, как один из продуктов обмена ве­ществ, переходит из клеток в кровь).
Показателями работоспособности органов дыхания яв­ляются: дыхательный объем, частота дыхания, жизненная емкость легких, легочная вентиляция, кислородный запрос, потребление кислорода, кислородный долг и др.
Дыхательный объем – количество воздуха, проходя­щее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, вы­дох, дыхательная пауза). Величина дыхательного объема на­ходится в прямой зависимости от степени тренированности к физическим нагрузкам и колеблется в состояния покоя от 350 до 800 мл. В покое у нетренированных людей дыхатель­ный объем находятся на уровне 350–500 мл, у тренирован­ных – 800 мл и более.
При интенсивной физической работе дыхательный объ­ем может увеличиваться до 2500 мл.
Частота дыхания – количество дыхательных циклов в 1 мин. Средняя частота дыхания у нетренированных людей в
покое – 16–20 циклов в 1мин, у тренированных за счет уве­личения дыхательного объема частота дыхания снижается до 8–12 циклов в 1 мин. У женщин частота дыхания на 1–2 цик­ла больше.
При спортивной деятельности частота дыхания у лыж­ников и бегунов увеличивается до 20–28 циклов в 1 мин, у пловцов – 36–45; наблюдались случаи увеличения частоты дыхания до 75 циклов в 1 мин.
39
Жизненная емкость легких – максимальное количест­во воздуха, которое может выдохнуть человек после полного вдоха (измеряется методом спирометрии). Средние величины жизненной емкости легких: у нетренированных мужчин –
3500 мл, у женщин – 3000; у тренированных мужчин – 4700 мл, у женщин – 3500. При занятиях циклическими ви-
дами спорта на выносливость (гребля, плавание, лыжные гонки и т.п.) жизненная емкость легких может достигать у мужчин 7000 мл и более, у женщин – 5000 мл и более.
Легочная вентиляция – объем воздуха, который про­ходит через легкие за 1 мин. Легочная вентиляция определя­ется путем умножения величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое находится на уровне 5000–9000 мл (5–9 л). При физической работе этот объем достигает 50 л.
В состоянии покоя человек потребляет 250–300 мл ки­слорода в 1 мин. При мышечной работе эта величина возрас­тает.
Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить в минуту при определенно-интенсивной мышечной работе, называется максимальным потреблени- ем кислорода (МПК). МПК зависит от состояния сердечно- сосудистой и дыхательной систем, кислородной емкости крови, активности протекания процессов обмена веществ и других факторов. Для каждого человека существует индиви­дуальный предел МПК, выше которого потребление кисло­рода невозможно. У людей, не занимающихся спортом, МПК равно 2,0–3,5 л/мин, у спортсменов-мужчин может достигать 6 л/мин и более, у женщин – 4 л/мин и более.
Величина МПК характеризует функциональное состоя­ние дыхательной и сердечно-сосудистой систем, степень тренированности организма к длительным физическим на­грузкам.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]