Лекция 4. Организм человека как единая саморазвивающаяся биологическая система

1. Метод ознакомления с отдельной функциональной системой.

2. Основные функциональные системы организма человека, обеспечивающие двигательную активность.

Метод ознакомления с отдельной функциональной системой

Организм человека представляет собой сложную, саморазвивающуюся биологическую систему многочисленных и тесно связанных элементов (клеток, тканей, органов, систем). Строение и функции систем организма наследуются, но в процессе жизнедеятельности зависят и изменяются под влиянием различных факторов внешней среды. Движение во всех системах и функциональное состояние организма определяется целью деятельности человека в той или иной окружающей среде [,,,  – ].

Напомним, что искусство диалектики заключается в способности вести рассуждение о предмете путем вопросов и ответов, а также в классификации понятий, разделения вещей на роды и виды. Таким образом, используя диалектику в нашей лекции путем постановки конкретных вопросов, актуальных для студентов, будем находить ответы путем систематического разложения материала по соответствующим «полкам».

Основной вопрос, который рассматривается в данной лекции: как организм человека обеспечивает высокую двигательную активность?

Для изучения многочисленных систем организма необходимо выбрать способ ознакомления с конкретной функциональной системой. Этот способ, представленный в табл. 4.1, назовем «инструментом №3». Так как объем лекций не позволяет рассматривать все системы организма в полном объеме, мы предлагаем студентам, применяя указанный «инструмент», самим изучать специальную литературу по анатомии и физиологии человека по интересующим вопросам.

Таблица 4.1

«Инструмент» ознакомления с различными

Функциональными системами организма человека

Операция ознакомления	Постановка вопросов и описание содержания системы
Определение	Что это такое (название, пределы, границы)?
Назначение	Для чего предназначено?
Состав	Из чего состоит (состав, структура)?
Функции	Как работает? Какие функции, свойства, особенности?
Результат	Что получается в результате функции? Какие показатели, параметры?
Влияние повышенной двигательной активности	Какие положительные или отрицательные изменения происходят в организме человека?

Основные функциональные системы организма человека, обеспечивающие двигательную активность

В нашей лекции рассмотрим лишь несколько важных функциональных систем организма человека, наиболее заметно повышающих свои функции во время повышенной двигательной активности. Это 1) опорно-двигательная система; 2) сенсорная система; 3) нервная система; 4) сердечно-сосудистая система; 5) система дыхания; 6) система пищеварения.

 

Опорно-двигательная система

Описание данной системы представлено в табл. 4.2.

Функция опорно-двигательной системы связана с механическими воздействиями со стороны окружающей среды. Эти воздействия могут быть как непрерывными, так и кратковременными. Непрерывно воздействуют на опорно-двигательный аппарат сила тяжести, атмосферное давление. Кратковременное воздействие внешних сил человек испытывает при погружении в воду и в плавании, при выполнении физических упражнений, при метании спортивных снарядов, при контактах с соперником в единоборствах и т.п.

По характеру действия механические воздействия условно делятся на статические и динамические [,, ]. Дозированные статические нагрузки (с незначительными ускорениями) на определенные группы мышц приводят к увеличению их объема и силы (гантели, штанга, тренажеры).

Таблица 4.2

Опорно-двигательная система

Операция ознакомления	Содержание системы
Определение	Опорно-двигательная система – единая система, объединяющая скелет и систему мышц обеспечивающая целенаправленную функцию движения конечностей и туловища в пространстве.
Назначение	Поддержание позы, прикрепление к скелету мягких тканей и внутренних органов, защита головного мозга, внутренних органов.
Состав	206 костей (85 парных и 36 непарных). Скелет: череп, позвоночный столб, кости грудной клетки, кости верхних и нижних конечностей. Система мышц, приводящих в движение отдельные кости и перемещение тела в пространстве.

Окончание таблицы 4.2

Операция ознакомления	Содержание системы
Функции	Механические: локомоторная, опорная, рессорная. В суставах могут происходить следующие движения: сгибание, разгибание, приведение, отведение, пронация, супинация. Биологические: кроветворная, выделение синовиальной жидкости для уменьшения трения на суставных поверхностях
Результат	Сохранение заданной позы. Целенаправленное перемещение туловища, конечностей в пространстве в физических упражнениях. Перемещение предметов, выполнение трудовых операций.
Влияние повышенной двигательной активности	Высокий уровень гибкости позвоночника, подвижности в суставах. Способность поддерживать высокий уровень механических и биологических функций.

 

 

Статические упражнения для растягивания мышц позволяют увеличить эластичность мышц и связок. Динамические воздействия сопровождаются значительным ускорением тела или его отдельных частей. Перегрузки, возникающие при кратковременных воздействиях, выражают отношением ускорения движения тела к ускорению свободного падения: n=a/g. Большие значения величины и длительности воздействия перегрузки могут привести к травмам. Влияние перегрузки на организм может зависеть как от уровня механических напряжений в тканях, так и от перемещения жидких сред организма (крови).

Поступательные перемещения человека, его конечностей происходят в результате маятниковых, круговых движений конечностей в определенных суставах. Имеется два основных режима работы мышц. Один из режимов происходит в условиях противодействия силе тяжести при поднимании вверх конечностей или груза, ходьбы или бега в гору. Другой режим происходит в условиях использования силы тяжести при опускании груза вниз, ходьбы или бега под гору и т.п.

В организме человека насчитывается более 500 мышц, общая их масса составляет от 30 % у женщин, до 40-45 % у мужчин. Конечности приводятся в движение путем сокращения мышц. Мышцы, содействующие движению в одном направлении, называются синергистами, а мышцы, противодействующие друг другу в разных направлениях, называются антагонистами. Сила мышцы зависит как от его поперечного размера, так и от степени его предварительного растягивания. Предварительное растягивание мышц происходит при различных бросках, ударных действиях, в упражнениях на гимнастических снарядах. Например, подтягивание на перекладине или сгибание и разгибание в упоре на брусьях легче выполнять при незначительных размахиваниях, чем из статической позы.

Сенсорная система

Сенсорные системы являются координаторами взаимодействия всех систем организма в условиях повышенной двигательной активности человека (табл. 4.3). Уровень чувствительности сенсорных систем является важным фактором при обучении двигательным действиям. Между центрами отдельных сенсорных систем образуются специфические связи.

Двигательный анализатор является основным при выполнении любых (простых и сложных) движений. Афферентные импульсы, идущие от двигательных рецепторов, находящихся в мышцах, сухожилиях, суставных сумках, передаются в двигательный центр, обеспечивая управление движениями.

Зрительный анализатор обеспечивает восприятие окружающего пространства и изменения параметров пространства при движении. Зрительная информация необходима для управления двигательными действиями во всех видах деятельности человека и, особенно в физических упражнениях.

Слуховой анализатор обеспечивает начало, завершение, выбор и поддержание необходимого ритма двигательных действий.

Вестибулярная система способствует ориентации в пространстве, обеспечивает сохранение равновесия тела и координацию двигательных действий.

Таблица 4.3

Сенсорная система

Операция ознакомления	Содержание системы
Определение	Сенсорная система (анализатор) – совокупность специализированных нервных структур, осуществляющих восприятие определенных раздражений, передачу возникающих при этом возбуждений и их высший анализ в ЦНС.
Назначение	Обеспечение информацией о состоянии окружающей среды (рецепция).
Состав	Анализаторы: двигательный, зрительный, вестибулярный, слуховой, тактильный.
Функции	Передача энергии внешнего воздействия через проводящие пути в центральную нервную систему (ЦНС), где эти воздействия воспринимаются и анализируются.
Результат	Поступление информации в корковый центр соответствующего анализатора, где завершается анализ и происходит синтез ощущений.
Влияние повышенной двигательной активности	Устойчивость к укачиванию в транспорте, вибрации, гравитационным перегрузкам, кислородному голоданию, вынужденной гиподинамии на лекциях и других учебных занятиях.

 

Рецепторы тактильного анализатора, действуя в единой системе с рецепторами двигательного анализатора, обеспечивают информацией о силе и амплитуде движений. Они передают импульсы при движении кожного покрова. Эти сигналы имеют большое значение при выполнении точных координированных двигательных действий.

Нервная система

Описание данной системы представлено в табл. 4.4.

Поступающая сенсорная информация в ЦНС подвергается обработке, проходя последовательность центров, связанных длинными аксонами, которые образуют специфические проводящие пути, например болевые, зрительные, слуховые.

Таблица 4.4

Нервная система

Операция ознакомления	Содержание предмета
Определение	Нервная система – целостная морфологическая и функциональная совокупность различных нервных структур, которая обеспечивает взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма и реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды.
Назначение	Получение, хранение и переработка информации из внешней и внутренней среды, регуляция и координация деятельности всех органов и органных систем
Состав	Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного и спинного мозга. Вегетативная, или автономная, нервная система (ВНС)

Окончание таблицы 4.4

Операция ознакомления	Содержание предмета
Функции	Нейроны ЦНС выполняют две основные функции: обеспечивают рефлекторную деятельность, а также сложную обработку информации в высших мозговых центрах. ВНС регулирует деятельность непроизвольных мышц, сердечной мышцы и различных желез.
Результат	ЦНС: та или иная активность, в основе которой лежит сокращение или расслабление мышц либо секреция или прекращение секреции желез. ВНС: поддержание гомеостаза, т.е. относительно стабильного состояния внутренней среды организма, например постоянной температуры тела или кровяного давления, соответствующего потребностям организма.
Влияние повышенной двигательной активности	Совершенствование управления ориентацией тела в пространстве, координации взаимодействия функциональных систем организма.

Чувствительные (восходящие) проводящие пути идут в восходящем направлении к центрам головного мозга. Двигательные (нисходящие) пути связывают головной мозг и двигательные нейроны черепно-мозговых и спинномозговых нервов.

ВНС включает в себя симпатическую и парасимпатическую нервные системы. Как правило, симпатическая система стимулирует те процессы, которые направлены на мобилизацию сил организма в экстремальных ситуациях или в условиях стресса. Парасимпатическая же система способствует накоплению или восстановлению энергетических ресурсов организма. Симпатическая и парасимпатическая системы действуют координированно, и их нельзя рассматривать как антагонистские. Они сообща поддерживают функционирование внутренних органов и тканей на уровне, соответствующем интенсивности стресса и эмоциональному состоянию человека. Обе системы функционируют непрерывно, но уровни их активности колеблются в зависимости от ситуации.

Сердечно-сосудистая система

Описание данной системы представлено в табл. 4.5.

Сердце представляет собой биологический насос, благодаря работе которого кровь движется по замкнутой системе сосудов. Сердце выбрасывает кровь в сосуды импульсами (порциями) и в норме создает максимальное давление в 120 мм рт. ст., такое же оно и в крупных сосудах. Однако в то время, когда кровь из сердца не поступает в сосуды, давление там не падает ниже 80 мм рт. ст. В организме взрослого человека имеется 5-6 л крови, этот объем совершает полный кругооборот за 1 мин. сердечно-сосудистая система человека образует два круга кровообращения: большой и малый.

Малый круг кровообращения начинается легочным стволом, отходящим от правого желудочка сердца. По малому кругу кровообращения кровь доставляется в систему легочных капилляров, где она отдает углекислый газ и насыщается кислородом, превращаясь из венозной в артериальную. Большой круг кровообращения начинается самым крупным артериальным сосудом – аортой. Аорта разветвляется на большое число артерий средней величины, которые ветвятся на тысячи мелких артериол. Последние, в свою очередь, распадаются на бесчисленное множество капилляров во всех органах и тканях тела, в стенках полостей, голове и конечностях. Стенка капилляров обладает высокой проницаемостью, благодаря чему происходит обмен веществ между кровью и тканями (питательные вещества и кислород переходят через стенку капилляров в тканевую жидкость, а затем в клетки; в свою очередь клетки отдают в тканевую жидкость углекислый газ и другие продукты обмена, которые поступают в капилляры). В итоге кровь становится бедной кислородом и богатой углекислотой. Эта венозная кровь оттекает сначала по мельчайшим венам, а затем по все более крупным и, наконец, через две самые крупные – верхнюю и нижнюю полые вены – вливается в правое предсердие.

Таблица 4.5

Сердечно-сосудистая система

Операция ознакомления	Содержание предмета
Определение	Система органов, которая обеспечивает циркуляцию крови в организме человека и животных
Назначение	Обеспечение циркуляции крови для доставки к тканям питательных веществ и кислорода и удаления продуктов обмена и углекислого газа.
Состав	Сердце и кровеносные сосуды (артерии, капилляры и вены) с заполняющей их жидкой тканью – кровью. В состав сердечно-сосудистой системы входит также лимфатическая система. Два круга кровообращения – большой и малый.
Функции	Транспорт питательных веществ и продуктов обмена, газов (кислорода и углекислого газа); газообмен в тканях и клетках; терморегуляция; защитная функция; гуморальная регуляция функций систем организма.
Результат	Артериальное давление 80/120 мм рт. ст.; температура тела 36,6 °С; гомеостаз.
Влияние повышенной двигательной активности	Рост сократительной способности сердца и уровня максимальных значений ЧСС. Образование специальных защитных комплексов крови, повышение иммунологического статуса организма.

 

Таким образом, только пройдя через малый (легочный) круг кровообращения, кровь поступает в большой круг и так непрерывно движется по замкнутой кровеносной системе. Скорость кругооборота крови по большому кругу кровообращения в среднем составляет 22 сек., а по малому – 5-6 сек.

Регуляция кровообращения осуществляется нервной системой, изменением содержания гормонов в крови и за счет саморегуляции сердца. Сигналы о состоянии кровообращения, о кровяном давлении и концентрации кислорода, углекислого газа и водородных ионов поступают в центральную нервную систему от нервных окончаний (рецепторов), находящихся в аорте и крупных сосудах. От всех внутренних органов в центральную нервную систему поступает информация об их потребности в кровоснабжении.

Активная мышечная деятельность и подвижность в разумных пределах, соответствующие возрасту и физическому состоянию является главным направлением профилактики сердечнососудистых заболеваний. Двигательная активность и тренированность не служат, конечно, «лекарством ото всех бед», но оказываются лучшей защитой от многих болезней, даже если к той или иной из них имеется унаследованная предрасположенность. Необходимо также предостеречь от чрезмерной самотренировки без участия опытных специалистов, от слепого выполнения различных «советов», «режимов» и «методик».

Система дыхания

Описание данной системы представлено в табл. 4.6.

Дыхание – сложный непрерывный процесс, в результате которого постоянно обновляется газовый состав крови. В процессе дыхания различают четыре звена: внешнее (легочное) дыхание, диффузия газов в альвеолах, транспорт газов кровью, внутреннее (тканевое) дыхание.

Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94 % кислорода, 0,03 % углекислого газа, 79,03 % азота. В выдыхаемом воздухе обнаруживается 16,3 % кислорода, 4 % углекислого газа, 79,7 % азота. Альвеолярный газ по составу отличается от атмосферного воздуха. В альвеолярном газе резко уменьшается содержание кислорода и возрастает количество углекислого газа. Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном газе: 14,2—14,6 % кислорода, 5,2—5,7 % углекислого газа, 79,7—80 % азота.

Таблица 4.6

Система дыхания

Операция ознакомления	Содержание предмета
Определение	Система органов, участвующих в газообмене (кислорода и углекислого газа) между окружающей средой и организмом в соответствии с его метаболическими потребностями.
Назначение	Обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом и газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом
Состав	Дыхательные пути, легкие, плевра, скелет грудной клетки и ее мышцы, диафрагма
Функции	Обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислого газа. Внешнее (легочное) дыхание, диффузия газов в альвеолах, транспорт газов кровью, внутреннее (тканевое) дыхание. Нервная и гуморальная регуляция дыхательных движений.
Результат	Адекватные потребностям ритм, глубина, частота дыхания, величина и соотношение легочных объемов, показатели поглощения кислорода и выделения углекислого газа
Влияние повышенной двигательной активности	Повышается мощность дыхательных движений, растет ЖЕЛ. Приобретаются наиболее совершенные формы регуляции дыхания в физических упражнениях, возрастает экономичность дыхания.

 

 

Вдох (инспирация) обеспечивается расширением грудной клетки вследствие сокращения дыхательных мышц (наружных межреберных и диафрагмы). Поступление воздуха в легкие в значительной степени зависит от отрицательного давления в плевральной полости. Выдох (экспирация) осуществляется в результате расслабления дыхательной мускулатуры, а также вследствие эластической тяги легких, стремящихся занять исходное положение. Дыхательные движения совершаются с определенной частотой, которую определяют по числу экскурсий грудной клетки в 1 мин. У взрослого человека частота дыхательных движений в покое составляет 12-18 в 1 мин. Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста составляет 3,5 - 4,8 л, у женщин – 3-3,5 л.

Система пищеварения

Описание данной системы представлено в табл. 4.7.

Система пищеварения человека осуществляет переваривание пищи путем ее механической и химической обработки, всасывания продуктов расщепления через слизистую оболочку в кровь и лимфу и выведения не переработанных остатков.

После поступления пищи в ротовую полость или при виде пищи, ее запахе и действии на организм других раздражителей, связанных с едой, начинается выделение слюны. Сокоотделение в желудке начинается через 5-9 мин после того, как человек начал есть.

Продолжительность секреторного процесса, количество и качество желудочного сока находятся в строгой зависимости от характера пищи. Обнаружено, что больше всего сока выделяется после приема мяса, меньше – хлеба и молока. Длительность секреции сока различна: на мясо сок выделяется в течение 7 ч, на хлеб – 10 ч, на молоко – 6 ч.

Самая высокая кислотность желудочного сока наблюдается после употребления мяса и наиболее низкая – после приема хлеба.

 

Таблица 4.7

Система пищеварения

Операция

ознакомленияСодержание предмета Определение

Система пищеварения – целостное морфологическое и функциональное структурное объединение различных органов, осуществляющих физические, химические и физиологические процессы, обеспечивающие обработку и превращение пищевых продуктов в простые химические соединения, способные усваиваться клетками организма.НазначениеПоддерживание относительно постоянного уровня питательных веществ в организме.

 

Состав

Желудочно-кишечный тракт: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкий и толстый кишечник.

Вспомогательные органы: слюнные железы, печень, поджелудочная железа, желчный пузырь и др.

 

Функции

Моторная: жевание, глотание, передвижение пищи по пищеварительному тракту и удаление из организма непереваренных остатков.

Секреторная: выработка слюны, желудочного, поджелудочного, кишечного соков и желчи.

Всасывающая: осуществляется слизистой оболочкой желудка и кишечника.

Экскреторная: выделение продуктов обмена (мочевины, аммиака, желчных пигментов), воды, солей тяжелых металлов, лекарственных веществ, которые затем удаляются из организма.

 

Окончание таблицы 4.7

Операция

Ознакомления

Содержание предмета

Результат

Гомеостаз. Субъективные ощущения жажды, голода, насыщения и поведенческие реакции на удовлетворение этих чувств.

 

Влияние

повышенной двигательной активности

Легкие физические нагрузки усиливают, а тяжелые (интенсивные) – угнетают функции системы пищеварения. Переваривание пищи при наполненном желудке отрицательно влияет на двигательную деятельность.

 

 

После приема пищи возбуждение пищевых центров и отток крови от мышц к органам брюшной полости снижает эффективность физической работы. Известно, что после приема пищи кровоток в системе пищеварения увеличивается от 30 до 130% в зависимости от характера и объема пищи. Наполненный желудок способствует высокому стоянию диафрагмы, что неблагоприятно влияет на функции сердца и дыхательной системы. В связи с этим между приемом пищи и занятиями спортом рекомендуется делать перерыв около 2 – 2,5 часов. При вынужденных меньших перерывах пища должна состоять в основном из углеводов.

Контрольные вопросы и задания:

Чем определяется функциональное состояние организма?

Как повышенная двигательная активность оказывает влияние на состояние функциональных систем организма?

Какие механические и биологические функции осуществляет опорно-двигательная система?

Поясните влияние повышенной двигательной активности на систему внешнего дыхания и кровообращения.

 

Лекция 5. Общеразвивающие упражнения (ОРУ) как основные средства физического воспитания студентов

Общеразвивающие упражнения без предметов и с предметами.

Методические приемы при выполнении общеразвивающих упражнений.

1 Общеразвивающие упражнения без предметов и с предметами

С помощью общеразвивающих упражнений в процессе физического воспитания студентов решаются задачи повышения координационных способностей, гибкости и подвижности в суставах, укрепление отдельных мышц или их групп [,,, ]. Выполнение комплекса общеразвивающих упражнений повышает активность функциональных систем организма, способствует увеличению эластичности мышц и суставных элементов. Комплекс этих упражнений разнообразен (рис. 5.1 и 5.2). При выборе ОРУ важно соблюдать некоторые требования. Во-первых, они должны быть разнообразными, чтобы обеспечивать всестороннее развитие физических качеств у студента. Во-вторых, они должны обеспечивать систематическое повышение уровня двигательного опыта (двигательных навыков и умений).

Условно туловище человека можно связать с тремя плоскостями, в которых выполняются перемещения конечностей, головы и туловища. Это фронтальная, горизонтальная и сагиттальная плоскости. Сагиттальной (боковой) называется та плоскость, которая делит тело человека на левую и правую половины. В этих трех плоскостях выполняются следующие движения: сгибание-разгибание, отведение-приведение, круговые движения, наклоны, махи, повороты.