§5. Особливості руху людини. Будова та функції м'язової системи

До змісту

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

У яких ситуаціях тваринам вигідне двоноге пересування?

Ходіння на двох ногах дає тваринам певні переваги: можна визирати над високою травою, щоб вчасно помітити небезпеку, швидше бігати по відкритій місцевості та звільнити передні лапи, щоб збирати їжу, носити дитинчат чи захищатися.

Чому предки людини, перейшовши до життя в умовах савани 7-6 млн років тому, почали використовувати саме такий спосіб руху?

Коли наші пращури опинилися в савані, прямоходіння стало для них справжнім еволюційним проривом. Воно дозволяло бачити хижаків здалеку і швидше пересуватися. Та, мабуть, найголовніше — звільнилися руки. Ними можна було добувати їжу та використовувати перші знаряддя для захисту. Це був ключовий крок на шляху до того, ким ми є сьогодні.

Робота в групі

Розгляньте приклади важелів в організмі людини та простих механізмів на малюнку. Опишіть їхню роботу за прикладом, який наведено в тексті параграфа.

Наше тіло — це справжня інженерна система, де кістки та м’язи працюють як важелі трьох типів.

• Важіль першого типу: Приклад — рух голови. Точкою опори є суглоб між черепом та хребтом. М’язи шиї докладають зусилля, а вага голови — це навантаження. Подібний принцип роботи у ножиць.
• Важіль другого типу: Приклад — підйом на носочки. Опорою слугують пальці ніг, навантаженням є вага тіла, а зусилля створює литковий м’яз. Це працює так само, як тачка.
• Важіль третього типу: Приклад — згинання руки в лікті. Ліктьовий суглоб є точкою опори, біцепс докладає зусилля, а передпліччя з предметом у руці — це навантаження. Схожим чином діє лопата.

Завдання

Відкрийте зображення скелетів людини та шимпанзе. Порівняйте особливості будови їхніх скелетів

Вигини хребта

Хребет людини має чотири S-подібні вигини, які чудово пружинять при ходьбі та допомагають тримати рівновагу. У шимпанзе хребет просто дугоподібний, що зручно для пересування на чотирьох кінцівках.

Розміри, форма, товщина та масивність кісток

Таз людини широкий і короткий, нагадує чашу, що підтримує внутрішні органи. У шимпанзе він вузький і витягнутий. Стегнові кістки людини значно довші та міцніші, адже на них припадає вся вага тіла.

Форма та вигин стопи

Людська стопа має склепіння, яке працює як амортизатор. Великий палець допомагає відштовхуватися від землі. У шимпанзе ж стопа пласка, а великий палець відведений убік — майже як на руці, щоб зручно хапатися за гілки.

Співвідношення довжини передніх і задніх кінцівок

У нас, людей, ноги набагато довші за руки, що робить ходу ефективнішою. У шимпанзе все навпаки: довгі руки ідеально пристосовані для лазіння по деревах.

Будова кисті й пальців

Пальці на руці людини відносно короткі, що дозволяє виконувати точні рухи. У шимпанзе пальці довгі та гачкуваті — ними зручно чіплятися за гілки.

Висновки про зміни в будові скелета людини та значення цих пристосувань для прямоходіння

Усі ці відмінності в скелеті людини — не випадковість, а прямий наслідок переходу до прямоходіння. S-подібний хребет, чашоподібний таз, міцні й довгі ноги та пружна стопа — це ключові адаптації, які забезпечили нам рівновагу та ефективну ходу. А звільнені від функції опори руки перетворилися на унікальний інструмент для праці, що, по суті, і зробило нас людьми.

Дослідження мікроскопічної будови м’язової тканини

1. Замалюйте будову (мал. 5.3) м’язового волокна та зробіть необхідні підписи.

М’язове волокно скелетної тканини — це витягнута циліндрична клітина, вкрита мембраною. Всередині неї розташовані численні ядра та поздовжні нитки — міофібрили, які складаються з білків актину та міозину.

2. Налаштуйте мікроскоп, розгляньте будову посмугованої м’язової тканини на постійних препаратах або скористайтеся готовими зображеннями.

Для виконання цього завдання було використано готове зображення з підручника.

3. На препараті знайдіть м’язові волокна, ядра та поперечну смугастість.

На зображенні чітко видно:

• М’язове волокно — основна одиниця м’яза.
• Ядра — численні, розташовані під мембраною.
• Поперечна смугастість — характерний візерунок, створений впорядкованим розташуванням білків.

4. У висновках зазначте назву складників м’язової тканини, їхню форму, кількість ядер, розташування цього типу тканини у вашому організмі.

Посмугована скелетна м’язова тканина складається з циліндричних багатоядерних м’язових волокон. Ця тканина утворює наші скелетні м’язи (біцепси, м’язи ніг, спини), які кріпляться до кісток і відповідають за рухи тіла.

Робота в групі

Використовуючи текст параграфа, мал. 5.5 і довідкову інформацію з мережі «Інтернет», створіть інфографіку «Різноманіття м’язів мого організму».

М’язи в нашому тілі вражають своєю різноманітністю.

• За формою: веретеноподібний (біцепс), трикутний (дельтоподібний), квадратний (м’яз попереку), стрічкоподібний (кравецький), коловий (коловий м’яз рота).
• За розміром: довгий (кравецький м’яз), короткий (м’язи кисті), широкий (найширший м’яз спини).
• За функцією: згинач (біцепс), розгинач (трицепс), відвідний (дельтоподібний м’яз), привідний (великий привідний м’яз стегна), обертач (великий сідничний м’яз).

Які м’язи за функціями є антагоністами («антонімами») чи синергістами («синонімами»)?

М’язи-антагоністи працюють у протифазі, наче суперники. Наприклад, біцепс згинає руку в лікті, а трицепс її розгинає. Коли один напружується, інший розслабляється.

М’язи-синергісти, навпаки, діють як дружня команда. Вони допомагають один одному виконати спільний рух, як, наприклад, м’язи-згиначі кисті та пальців.

Відкритий мікрофон

Які м’язи та чому особливо розвинені в людини як наслідок прямоходіння та вивільнення передніх кінцівок для праці?

Прямоходіння змусило нас “прокачати” м’язи, що борються із силою тяжіння. Це, перш за все, потужні м’язи ніг (великий сідничний, чотириголовий м’яз стегна, литковий) та м’язи-стабілізатори спини й преса, які тримають тіло у вертикальному положенні. А оскільки руки звільнилися для роботи, у нас чудово розвинулися дрібні м’язи кисті, що дозволяють виконувати неймовірно точні рухи пальцями.

Індивідуальна робота

Перекладіть з англійської мови слова: muscle, delts, pecs, biceps, triceps, quads, calf / calves, glutes, abs; flex / bend / unbend. Знайдіть названі м’язи на мал. 5.5.

Переклад слів:

• muscle — м’яз
• delts — дельти (дельтоподібний м’яз)
• pecs — грудні м’язи
• biceps — біцепс
• triceps — трицепс
• quads — квадрицепс (чотириголовий м’яз стегна)
• calf / calves — литка / литки
• glutes — сідниці
• abs — прес
• flex / bend — згинати
• unbend — розгинати

На малюнку 5.5 можна знайти: дельтоподібний м’яз (delts), великий грудний м’яз (pecs), біцепс, трицепс, чотириголовий м’яз стегна (quads), литковий м’яз (calf), великий сідничний м’яз (glutes) та м’язи живота (abs).

Завдання

Під час виконання вправи людина піднімає гантель масою 8 кг на висоту 50 см. Цю дію вона повторює в три підходи по 20 разів кожен. Яку кількість енергії для цього витрачає м’яз, якщо його коефіцієнт корисної дії становить 60%? На що витрачається решта 40% енергії? Для розрахунку роботи м’язів можна скористатися формулою роботи А = mgh.

Спочатку розрахуємо корисну роботу (А).

Загальна кількість підйомів: 3 підходи × 20 разів = 60 разів.

Висота підйому h = 50 см = 0,5 м.

Корисна робота А = 8 кг × 9,8 м/с² × 0,5 м × 60 = 2352 Дж.

Наші м’язи не ідеальний двигун, їхній ККД становить 60%. Це означає, що на корисну роботу йде лише частина енергії. Щоб знайти загальні витрати, потрібно:

Загальна енергія = Корисна робота / ККД = 2352 Дж / 0,6 = 3920 Дж.

Отже, м’яз витрачає 3920 Дж енергії.

Решта 40% енергії (1568 Дж) не зникає, а перетворюється на тепло. Саме тому під час тренувань нам стає спекотно — це тепло зігріває наше тіло.

Відкритий мікрофон

Попри стрімку популяризацію здорового способу життя, частина спортивних залів у світі стають неприбутковими. Запропонуйте креативну ідею / ідеї залучення нових клієнтів до спортзалів та зміну моделі їхньої роботи на більш привабливу.

На мою думку, сучасним спортзалам часто не вистачає гнучкості та елементу розваги. Ось кілька ідей, як це виправити:

1. Перетворити тренування на гру. Створити мобільний додаток, де за кожне відвідування чи виконану вправу нараховуються бали. Їх можна було б обміняти на знижку, протеїновий коктейль чи фірмову футболку.
2. Проводити тематичні заняття. Наприклад, «тренування для підготовки до зомбі-апокаліпсису» (на витривалість) або «фітнес-вечірки» з діджеєм. Це перетворить рутину на веселу пригоду.
3. Будувати спільноту. Організовувати не лише тренування, а й спільні кіноперегляди, лекції про харчування, вечори настільних ігор. Тоді люди ходитимуть не просто в зал, а до друзів.
4. Змінити систему оплати. Замість дорогих річних абонементів запропонувати можливість платити за кожне відвідування. Це знімає фінансовий та психологічний бар’єр для новачків.

Запитання і завдання

1. Як ви вважаєте, чому м’язів утричі більше ніж кісток?

Я думаю, така кількість м’язів — це ключ до нашої неймовірної рухливості. Уявіть, що для руху однієї кістки часто потрібна ціла команда м’язів. Одні її згинають, інші (антагоністи) — розгинають. Саме ця складна система дозволяє нам виконувати будь-які дії: від простої ходьби до найтонших рухів пальцями.

2. Які особливості опорно-рухового апарату людини з’явилися внаслідок прямоходіння?

Прямоходіння буквально перебудувало наше тіло. Щоб не падати під дією сили тяжіння, у нас потужно розвинулись м’язи ніг (сідничні, чотириголові, литкові) та спини. Хребет отримав S-подібну форму для амортизації, стопа стала склепінчастою, щоб пружинити, а таз розширився, перетворившись на надійну опору для внутрішніх органів.

3. Чим скелетні м’язи відрізняються від тих, що розміщені у внутрішніх органах?

Тут головна різниця у контролі. Скелетними м’язами (з посмугованої тканини) ми керуємо свідомо: захотіли — підняли руку. А м’язи внутрішніх органів, наприклад, шлунка, складаються з гладкої тканини й працюють на автопілоті, без нашої участі. І це, погодьтеся, дуже зручно — не потрібно думати про те, як перетравлювати їжу.

4. Чи взаємопов’язані ріст м’язів та зміцнення кісток? Чому?

Так, це два процеси, що йдуть пліч-о-пліч. Коли ми тренуємо м’язи, вони стають сильнішими і сильніше тягнуть за кістки, до яких кріпляться. У відповідь на це навантаження кістки теж “вирішують” стати міцнішими, щоб його витримувати. Тому фізичні вправи — це, по суті, тренування для всього опорно-рухового апарату одночасно.