Біологія. Повторне видання. 8 клас. Матяш

§ 9. 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?

Що таке сила та робота м’язів? Для скелетних м’язів характерні: сила, напруження, витривалість, тонус, робота. Ви вже знаєте, що м’язове скорочення супроводжується виділенням значної кількості теплоти, потрібної 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.

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 розвинути. 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.

Кожен юнак за умов правильного тренування може досягти значного розвитку скелетної мускулатури. Але заняття силовими вправами слід розпочинати не раніше ніж у віці 14-15 років.

Роботу скелетних м’язів поділяють на статичну та динамічну (мал. 45). 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.

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 до них нервових імпульсів, а також від будови та властивостей самих м’язів.

Мал. 45. Приклад статичної (1) та динамічної (2) роботи 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.

Завдяки 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 активним відпочинком.

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.

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.

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, кінцевих продуктів обміну речовин. Водночас кров швидше постачає цим м’язам поживні речовини і кисень.

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

Лабораторне дослідження розвитку втоми при статичному і динамічному навантаженні; впливу ритму і навантаження на розвиток втоми

Обладнання: гантелі, годинник.

Завдання 1. Виявіть утому під час статичного навантаження.

1. Візьміть у руки гантелі масою по 1 кг. Розведіть руки в боки, 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.

Завдання 3. Виявіть вплив ритму й навантаження на розвиток утоми.

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

2. 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.

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

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 чинники, від яких залежить сила м’яза: а) кількість кровоносних судин; б) кількість м’язових волокон; в) частота нервових імпульсів, які надходять до м’яза; г) кількість жирової тканини.

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 поспіль 10 присідань. Які відчуття в ногах ви спостерігаєте через 1, 2, 15 хв після завершення вправи? Поясніть, чому виникають такі відчуття.