Анатомо-морфологические особенности и основные функциональные системы организма.

    На человека действуют и влияют различные факторы окружающей среды такие как: природные факторы (барометрическое давление, газовый состав и влажность воздуха, температура окружающей среды, солнечная радиация), биологические (растительного и животного окружения), а также факторы социальной среды с результатами бытовой, хозяйственной, производственной и творческой деятельности человека.

В отличие от социальных, биологические процессы меняются очень медленно, нередко на протяжении десятков и сотен тысяч лет. Именно из-за этого между быстро меняющимися социальными условиями и относительно медленно эволюционирующими биологическими процессами возникает несоответствие.

В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизмов, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз).

Гомеостаз - совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.) Постоянство физико-химического состава поддерживается благодаря саморегуляции обмена веществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиологический процессов. Единство биосистемы обусловлено тем, что все внутренние органы взаимосвязаны.

Организм человека – сложная биологическая саморегулирующаяся система, состоящая из органов и тканей, которые связаны между собой и взаимодействуют.

Орган - это часть целостного организма, обусловленная в виде комплекса тканей, сложившегося в процессе эволюционного развития и выполняющего определенные специфические функции.

Совокупность органов, выполняющих общую для них функцию, называют системой органов (пищеварительная, дыхательная, сердечно-сосудистая, половая, мочевая и др.) и аппаратом органов (опорно-двигательный, эндокринный, вестибулярный и др.).

Жизненно необходимые процессы происходят благодаря регуляторным механизмам, осуществляющим свою деятельность через нервную, кровеносную, дыхательную, эндокринную и другие системы организма.

  По морфологическим и физиологическим признакам различают четыре вида тканей:

ü эпителиальную (выполняет покровную, защитную, всасывательную, выделительную и секреторную функции);

ü соединительную (рыхлая, плотная, хрящевая, костная и кровь);

ü мышечную (поперечно-полосатая, гладкая и сердечная);

ü нервную (состоит из нервных клеток - нейронов, важнейшей функцией которых является генерирование и проведение нервных импульсов).

В создании каждого органа участвуют все четыре вида тканей, но лишь одна из них является рабочей. Так, для мышцы основная рабочая ткань - мышечная. для печени - эпителиальная, для нервных образований - нервная.

  Ткани состоят из клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, одинаковое строение и функции.

Клетка - элементарная универсальная единица живой материи - имеет упорядоченное строение, обладает возбудимостью и раздражимостью, участвует в обмене веществ и энергии, способна к росту, регенерации (восстановлению), размножению, передаче генетической информации и приспособлению к условиям среды.

Межклеточное вещество - это продукт жизнедеятельности клеток, оно состоит из основного вещества и расположенных в нем волокон соединительной ткани. В организме человека более 100 триллионов клеток.

  Условия жизни могут оказать как вредные, так и положительные влияния на организм. Но человек может сознательно их изменить для укрепления своего здоровья. Однако без знания анатомии, физиологии, биохимии, теории методики физического воспитания и других смежных наук эти процессы малоэффективны.

  Под воздействием направленной физической тренировки происходят физиологические изменения. Так, под влиянием тренировки может измениться телосложение человека, увеличиваться размеры его сердца, мышц, возрастать сила и быстрота мышечных сокращений, может совершенствоваться управление движениями и нервная регуляция взаимосвязи различных физиологических процессов или мышечной деятельности. Возможно преимущественное развитие тех или иных физиологических функций. Например, при тренировке тяжелоатлетов основные физиологические изменения происходят в мышечной системе и нервных механизмах, и лежащих в основе управления силой и быстротой мышечных сокращений.

  В тренировке бегуна наряду с развитием двигательной функции, большое значение имеет дыхание и кровообращение. В тренировке баскетболиста помимо развития функций дыхания, кровообращения, движения важную роль играет совершенствование нервно-психических процессор. Исследования показали, что путем только одностороннего воздействия нельзя обеспечить высокий уровень развития какой-либо физиологической функции. Они настолько тесно связаны друг с другом, что только при высоком уровне развития всех этих систем возможно исключительно высокое развитие какой-либо из них. Поэтому процесс тренировки обычно предусматривает гармоническое развитие различных физиологических функций, на фоне которых возможно усиленное совершенствование отдельных физиологических процессов.

    Функциональная система – совокупность органов, выполняющих общую для них функцию.

 

 2.2. Основные функциональные системы организма:

    Опорно-двигательный аппарат включает три относительно самостоятельных системы: костную (или скелет), связочно-суставную (подвижное соединение костей) и мышечную.

1. Костная система. Кости и их соединения образуют в совокупности скелет, выполняющий целый ряд жизненно важных функций: защитную, рессорную и двигательную. Кроме того, кости скелета принимают участие в обмене веществ и кроветворении. Форма костей человеческого скелета может быть самой разнообразной - длинной, короткой, плоской или округлой. Механическая прочность костей зависит от особенностей их строения. У человека 206 костей, которые делятся в зависимости от формы и функций, все кости соединены посредством суставов, связок и сухожилий. Суставы – подвижные соединения, область соприкосновения костей в которых покрыта суставной сумкой из плотной соединительной ткани. Сухожилия соединяют скелетные (произвольно сокращающиеся) мышцы с костями. Связки – структуры, соединяющие кости, они помогают стабилизировать сустав и предотвращают неестественные движения, позволяя в то же время совершать движения в нормальных условиях. Кости и их соединения в совокупности образуют скелет, выполняющий жизненно важные функции: защитную, рессорную и двигательную. Скелет человека делится на скелет головы, туловища и конечностей. Кости, из которых состоит череп подразделяются на две группы: кости черепа и кости лица. Скелет туловища состоит из позвоночного столба и грудной клетки. Позвоночный столб состоит из 33-34 позвонков и имеет пять отделов. В основной скелет входит грудная клетка, которая состоит из грудины, 12 пар ребер и их соединений. Скелет верхней конечности образован плечевым поясом, состоящим из двух лопаток и двух ключиц, и свободной верхней конечностью, включающей плечо, предплечье и кисть. Скелет нижней конечности образован тазовым поясом, состоящим из двух тазовых костей, крестца, скелетом свободной нижней конечности, включающей бедро, голень и стопу. Суставы обеспечивают подвижность сочленяющимся концам скелета: головка одной кости соответствует суставной впадине другой. Суставные поверхности покрыты тонким слоем хряща - это обеспечивает скольжение суставных поверхностей с очень малым трением. Основные направления движений, которые обеспечивают суставы, являются: сгибание - разгибание, отведение - приведение, вращение (или ротация), и круговые движения. Вращение какой-либо части конечности кнаружи называется супинацией, а внутрь - пронацией.

  Под влиянием тренировки значительно укрепляется весь опорно-двигательный аппарат, кости делаются более массивными. Увеличивается прочность связочного аппарата, сухожилий, хрящей. Занятия, особенно акробатические и гимнастические упражнения, оказывают мощное стимулирующее действие на опорно-двигательный аппарат. Тренировочные эффекты выражаются в существенном увеличении подвижности в суставах при одновременном укреплении связочного аппарата, возрастании силовых возможностей мышц, в динамических и статических нагрузках, повышения эластичности мышечных тканей. Методика воздействия физических упражнений, связанна с активным или пассивным растяжением мышц тела и позвоночника; прыжковые упражнения с мгновенным напряжением взрывного типа с последующим вытягиванием тела; упражнения аэробного характера средней мощности непосредственно влияют на рост костей в длину. Кратковременная работа большой мощности (поднятие тяжестей) в счет кислородного долга, специфические натуживания, силовые упражнения, вызывающие интенсивный мышечный рост, статические нагрузки длительного действия приводят к увеличению кости в ширину.

2. Мышечная система. У человека насчитывается около 600 мышц и большинство из них парные, в каждой мышце различают активную часть (тело мышцы) и пассивную (сухожилие). Скелетные мышцы входят в структуру опорно-двигательного аппарата, крепятся к костям скелета и при сокращении приводят в движение отдельные звенья скелета. Мышцы, действие которых направлено противоположно, называются антагонистами, однонаправлено - синергистами. По функциональному назначению и направлению движений в суставах различают мышцы сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, сфинктеры (сжимающие) и расширители. На основе анатомического признака мышцы разделяют на мышцы туловища, головы, шеи, верхних и нижних конечностей. Любая двигательная деятельность совершается при помощи мышц, за счет их сокращения. Существует три вида мускулатуры: - гладкая (непроизвольная) расположена в стенках кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах; - поперечно -полосатая (произвольная) - это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела. Сердечная мышца состоит из поперечно - полосатых мышечных волокон. Мышца сокращается благодаря скольжению тонких актиновых нитей вдоль толстых нитей миозина. Сами актиновые и миозиновые нити не укорачиваются, их длина не изменяется и при растяжении мышечной ткани: лишь пучки тонких актиновых нитей, скользя между толстыми нитями миозина выходят из промежутков между ними так, что степень их взаимного перекрытая может уменьшиться до нуля.

  Скелетные мышцы (поперечно - полосатые) удерживают тело в равновесии и осуществляют все движения. При сокращении мышцы укорачиваются, и через свои эластичные элементы - сухожилия осуществляют движение частей скелета. Работой скелетных мышц можно управлять произвольно и можно условно разделить на два типа: «красные» и «белые», которые различаются как по внешнему виду, так и по характеру обмена в них.

  Гладкие мышцы входят в состав внутренних органов тела человека и приспособлены для длительного стойкого сокращения без утомления с незначительными энерготратами.

Сердечная мышца занимает промежуточное положение по своим функциональным свойствам между скелетными и гладкими мышцами: она трудно управляется волевыми усилиями, но имеет чрезвычайно высокую работоспособность. Как и скелетная мышца, она может сокращаться быстро и мощно, но в тоже время длительно работать. Основой мышц являются белки, составляющие 80-85% мышечной ткани, главное свойство мышечной ткани – сократимость, она обеспечивается благодаря мышечным белкам – актину и миозину. Различают красные и белые мышечные волокна. Красные мышечные волокна имеют большой запас гликогена и липидов, обладают способностью к длительному напряжению и выполнению продолжительной динамической работы. Белые мышечные волокна сокращаются быстрее красных волокон, но не способны к длительному напряжению.

  Целенаправленная физическая тренировка оказывает положительное влияние не только на скелетные мышцы, но и на улучшение функционального состояния гладкой мускулатуры и сердечной мышцы. Тренировка на выносливость способствует увеличению массы сердечной мышцы и повышает эффективность ее работы, что в свою очередь приводит к повышению общей работоспособности. Силовая тренировка оказывает положительное влияние на работу внутренних органов и в целом, воздействуя на весь организм, способствует улучшению и укреплению здоровья человека.

3. Сердечно - сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения.  Сердце – автономное, автоматическое устройство, представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит кровообращение в организме. Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца. Частота сердечных сокращений соответствует частоте пульса. У человека существуют три типа кровеносных сосудов: артерии, вены, капилляры.     Артерии и вены отличаются друг от друга направлением движения крови в них. Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов, различают максимальное (систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка, и минимальное (диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка. Гуморальная регуляция осуществляется внутренней системой транспортировки через кровь и систему кровообращения, к которой относится сердце, кровеносные сосуды, лимфатические сосуды и органы, вырабатывающие особые клетки – форменные элементы. Кровь – соединительная ткань, циркулирующая в кровеносной системе и обеспечивающая жизнедеятельность клеток и тканей организма. Она состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ. Общее количество крови составляет 7-8% массы тела человека. В покое 40-50% крови выключено из кровообращения и находится в «кровяных депо»: печени, селезенке, сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение и рефлекторно направляется к работающему органу. Занятия физическими упражнениями оказывают существенное влияние на развитие и состояние сердечно - сосудистой системы. Работая с большими нагрузками при выполнении физических упражнений, сердце неизбежно тренируется. Расширяются границы его возможностей, оно приспосабливается к перекачке большого количества крови. В процессе регулярных занятий физическими упражнениями и спортом, как правило, происходит увеличение массы сердечной мышцы и размеров сердца. Физическая работа способствует расширению кровеносных сосудов, снижению тонуса их стенок. В результате специальных занятий физическими упражнениями и спортом кровяное давление претерпевает положительные изменения.

4. Дыхательная система включает в себя носовую полость, гортань, трахею, бронхи и легкие. Легкие располагаются в герметически закрытой полости грудной клетки. Они покрыты тонкой гладкой оболочкой - плеврой, такая же оболочка выстилает изнутри полость грудной клетки. В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм поступает постоянно кислород, а из организма выделяется углекислый газ. Механизм дыхания имеет рефлекторный (автоматический) характер, расширение полости грудной клетки осуществляется в результате деятельности дыхательной мускулатуры. Внешнее дыхание – это процесс, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови – в атмосферный воздух. Тканевое (внутреннее) дыхание – это процесс потребления клетками кислорода и выделение ими углекислоты как результат биохимических реакций, связанных с образованием энергии, чтобы обеспечить процессы жизнедеятельности организма. Показателями работоспособности органов дыхания являются дыхательный объем, частота дыхания, жизненная емкость легких, легочная вентиляция.

Систематические тренировки стимулируют развитие дыхательной системы, способствуют значительному повышению уровня потребления кислорода организмом в целом, что оценивается изменением ряда показателей: частотой дыхания, дыхательным объемом, легочной вентиляцией, жизненной емкостью легких, потреблением кислорода и т.д.

5. Системы пищеварения и выделения. Пищеварительная система – совокупность органов пищеварения и связанных с ними пищеварительных желез, отдельных элементов кровеносной и нервной систем, участвующих в процессе механохимического разложения пищи, а также в усвоении питательных веществ и выделении ненужных метаболитов из организма. Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желез, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. Процесс пищеварения - начальная стадия обмена веществ в организме. Пища является источником энергии для работы органов и для роста и развития организма. Пища, попадая в организм, подвергается физической и химической обработке, в результате чего молекулы белков, жиров, углеводов превращаются в более простые хорошо растворимые вещества, которые всасываются из пищеварительного тракта в кровь и лимфу. Всасывание осуществляется через слизистые оболочки желудка, тонких и толстых кишок. Во время значительной мышечной работы деятельность пищеварительного аппарата угнетается. Тормозятся ее секреторная, моторная и всасывательная функции. При мышечной работе большой приток крови устремляется к органам, принимающим участие в движении, в тоже время уменьшается кровообращение пищеварительных органов. Поэтому не рекомендуется непосредственно перед началом физической работы принимать пищу, так как она будет плохо усваиваться и перевариваться.

    Выделительная система – совокупность органов, выводящих из организма во внешнюю среду избыток воды, конечные продукты обмена веществ, соли, а также ядовитые вещества, поступившие в организм или образовавшиеся в нем. Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пузырь, которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продуктов обмена веществ (до 75%). Кроме того, некоторые продукты обмена выделяются через кожу (с секретом потовых и сальных желез), легкие (с выдыхаемым воздухом) и через желудочно-кишечный тракт.

Кожа человека является внешней оболочкой, которая покрывает весь организм в целом. Наружный (верхний) слой кожи - эпидермис. Под ним более толстый слой - собственно кожа (дерма). Основные функции кожи: защитная, терморегулирующая, обменная, дыхательная (до 2% всего газообмена организма), рецепторная (осязание) и выделительная (пот, жир).

6. Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферического отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов).

    Головной мозг - представляет собой скопление огромного количества нервных клеток, он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отделов Кора больших полушарии головного мозга, в результате эволюции, стала высшим отделом центральной нервной системы, формирующим деятельность организма как единого целого в его взаимоотношениях с окружающей средой.

    Спинной мозг лежит в спинномозговом канале, образованном душками позвонков. В центре спинного мозга имеется канал, заполненный спинномозговой жидкостью. Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервны импульсов функции. В различных отделах спинного мозга находятся мотонейроны (двигательные нервные клетки), иннервирующие мышцы верхних конечностей, спины, груди, живота, нижних конечностей. Важнейшая функция мотонейронов в том, что они постоянно обеспечивают необходимый тонус мышц, благодаря которому все рефлекторные двигательные акты осуществляются мягко и плавно. Тонус центров спинного мозга регулируется высшими отделами центральной нервной системой. Поражения спинного мозга влекут за собой различные нарушения, связанные с выходом из строя проводниковой функции.

    Нервная система регулирует деятельность организма посредством изменения силы и частоты биоэлектрических импульсов. В основе деятельности нервной системы лежат процессы возбуждения и торможения, возникающие в нервных клетках. Возбуждение – деятельное состояние клеток, когда они трансформируют и передают электрические импульсы другим клеткам; торможение - обратный процесс, направленный на снижение электрической активности и восстановление. Центральная нервная система регулирует и управляет двигательной деятельностью человека. В процессе физической тренировки она совершенствуется, более тонко осуществляя взаимодействие процессов возбуждения и торможения различных нервных центров, регулирующих работу многих мышечных групп и функциональных систем. Тренировка помогает органам чувств более дифференцированно осуществлять двигательные действия, формирует способность к усвоению новых двигательных навыков и совершенствованию уже имеющихся.

    По функциональному принципу нервную систему делят на соматическую и вегетативную.

              Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятельность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Процессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей психической деятельности человека. Основными нервными процессами являются возбуждение и торможение, нервная система действует по принципу рефлекса. Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии ЦНС, различают два вида рефлексов: безусловный (врожденный) и условный (приобретенный в процессе жизнедеятельности).

    Вегетативная нервная система – это специализированный отдел нервной системы, регулируемый корой больших полушарий. Она регулирует деятельность внутренних органов и  подразделяется на симпатическую и парасимпатическую системы.

7. Эндокринная система человека – это система желез внутренней секреции, вырабатывающих гормоны. Гормоны – это особые биологические вещества, которые обеспечивают гуморальную регуляцию физиологических процессов в организме. Железы внутренней секреции, или эндокринные железы, вырабатывают особые биологические вещества - гормоны. Термин «гормон» происходит от греческого- побуждаю, возбуждаю. Гормоны обеспечивают гуморальную (через кровь и лимфу) регуляцию физиологических процессов в организме, попадая во все органы и ткани. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовидные, зобную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и др.

  Гормоны воздействуют на обмен веществ, обеспечивают приспособление человека к значительным физическим нагрузкам. В процессе систематической спортивной деятельности функции желез внутренней секреции совершенствуются, их возможности возрастают.  При физических нагрузках повышается гормональная продукция гипофиза, способствующая секреции гормонов коры надпочечников, а при нарастании утомления снижается, предохраняя организм от истощения. При мышечной деятельности максимальной и субмаксимальной интенсивности инсулин способствует использованию углеводов, а в периоды отдыха этот гормон усиливает образование гликогена в мышцах. Гормоны надпочечников во время физических нагрузок обеспечивают мобилизацию не только углеводных, но жировых и белковых ресурсов организма, при нарастании утомления способствуют возникновению защитных реакций организма, обеспечивая оптимальное соотношение ионов натрия и калия.

8. Сенсорная система – система в организме человека, отвечающая за возникновение ощущения при действии соответствующего раздражителя. Обеспечивает использование характеристик внешней среды для организации поведения. Способность организма быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды реализуется благодаря специальным образованиям – рецепторам. Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро - (внешние) и интеро - (внутренние) рецепторы и является составной частью анализирующей системы, которая называется анализатором. Анализатор состоит из трех отделов – рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге. В зависимости от характера раздражителей выделяют анализаторы:

ü кожный (тактильная, болевая, тепловая, холодовая чувствительность);

ü двигательный (рецепторы в мышцах, суставах, сухожилиях и связках возбуждаются под влиянием давления и растяжения);

ü вестибулярный (воспринимает положение тела в пространстве);

ü зрительный (свет и цвет);

ü слуховой (звук);

ü обонятельный (запах);

ü вкусовой (вкус);

ü висцеральный (состояние ряда внутренних органов).

  

    2.3. Гипокинезия и гиподинамия, их влияние на организм.

    Человеческий организм в ходе своего эволюционного развития запрограммирован природой для движения, причем активная двигательная деятельность должна быть на всем ее протяжении с раннего детства до глубокой старости. Недостаточность движений нарушает нор­мальную работу всех систем и вызывает появление особых состоя­ний – гипокинезии и гиподинамии. Гипокинезия – состояние организма, обу­словленное недостаточностью двигательной активности. В ряде случа­ев это состояние приводит к гиподинамии. Гиподинамия - это понижение мышечных усилий.

    Гипокинезия - нарушение функций организма (опорно-двигательного аппарата, кровообращения, дыхания, пищеварения) при ограничении двигательной активности и снижения силы сокращения мышц.

    Гиподинамия - совокупность отрицательных морфо - функциональных изменений в организме вследствие длительной ги­покинезии. Это атрофические изменения в мышцах, общая физичес­кая детренированность.    

   Такое нарушение связано с плохой циркуляцией крови, нарушением обмена веществ и другими факторами, мешающими нормальной жизнедеятельности.

  Гиподинамия и гипокинезия, приводящие к снижению двигательной активности и как следствие ослабление организма, стали сугубо нежелательным фоном в жизни современного человека. Не случайно их называют издержками научно-технического прогресса и рассматривают его как своего рода конфликт между биологической сущностью человека и условиями жизни, которые он создал. Вследствие этого у людей возникает повышенная нервно-психическая усталость, утомление, снижение работоспособности. Мышечный «голод» для здоровья человека также опасен, как недостаток кислорода, питания и витаминов, что неоднократно подтверждено различными экспериментами.

  Недостаток движения приводит к различным болезням, уничтожается сократительный белок, кости теряют кальций, нарушается водно-солевой баланс и т.д. Выражается это в ухудшении работы сердца, склеротическим изменением кровеносных сосудов. возникновению неврозов. Поэтому, выбор любой формы двигательной активности: разнообразный физический труд, танцы, занятие физической культурой и различными видами спорта - уже само по себе становится благоприятным влиянием для функционирования организма, поскольку снижает дефицит двигательной активности, способствует нормальному функционированию разнообразных систем организма, укрепляет здоровье.