Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физическая культура студента. Учебное пособие
.pdf
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]
