Таким образом, АТФ играет в мышечной работе двоякую роль: с одной стороны, фосфорилируя миозин, он обеспечивает энергией сокращение, с другой – находясь в свободном состоянии, обеспечивает расслабление мышцы (ее пластификацию). Если АТФ исчезает из миоплазмы, развивается непрерывное сокращение – контрактура.
Все эти феномены можно показать на изолированных актомиозиновых комплексах-нитях: такие нити без АТФ твердеют (наблюдается ригор), в присутствии АТФ они расслабляются, а при добавлении еще и Са+2производят обратимое сокращение, подобное нормальному.
Мышцы пронизаны кровеносными сосудами, по которым с кровью поступают к ним питательные вещества и кислород, а выносятся продукты обмена. Кроме того, мышцы богаты и лимфатическими сосудами.
В мышцах имеются нервные окончания – рецепторы, воспринимающие степень сокращения и растяжения мышцы.
Основные группы мышц человеческого тела.Форма и величина мышц зависят от выполняемой ими работы. Различаются мышцы длинные, широкие, короткие и круговые. Длинные мышцы расположены на конечностях, короткие – там, где размах движения небольшой (например, между позвонками). Широкие мышцы расположены в основном на туловище, в стенках полостей тела (например, мышцы живота, спины, груди). Круговые мышцы – сфинктеры – лежат вокруг отверстий тела, суживая их при сокращении.
По функции мышцы делятся на сгибатели, разгибатели, приводящие и отводящие мышцы, а также мышцы, вращающие внутрь и наружу.
I. К мышцам туловища относятся: 1) мышцы грудной клетки; 2) мышцы живота; 3) мышцы спины.
II. Мышцы, располагающиеся между ребрами (межреберные), а также другие мышцы грудной клетки участвуют в функции дыхания. Их называют дыхательными мышцами. К ним относится и диафрагма, которая отделяет грудную полость от брюшной.
III. Хорошо развитые мышцы груди приводят в движение и укрепляют на туловище верхние конечности. К ним относятся: 1) большая грудная мышца; 2) малая грудная мышца; 3) передняя зубчатая мышца.
IV. Мышцы живота выполняют различные функции. Они образуют стенку брюшной полости и благодаря своему тонусу удерживают внутренние органы от смещения, опускания и выпадения. Сокращаясь, мышцы живота действуют на внутренние органы как брюшной пресс, способствуя выделению мочи, кала и родовому акту. Сокращение мышц брюшного пресса также помогает движению крови в венозной системе, осуществлению дыхательных движений. Мышцы живота участвуют в сгибании позвоночного столба вперед.
Из-за возможной слабости мышц живота происходит не только опущение органов брюшной полости, но и образование грыж. Грыжа – это выход внутренних органов (кишечника, желудка, большого сальника) из брюшной полости под кожу живота.
V. К мышцам брюшной стенки относятся: 1) прямая мышца живота; 2) пирамидальная мышца; 3) квадратная мышца поясницы; 4) широкие мышцы живота (наружная и внутренняя, косые и поперечная).
VI. По средней линии живота проходит плотный сухожильный тяж – так называемая белая линия. По бокам от нее находится прямая мышца живота, имеющая продольное направление волокон.
VII. На спине расположены многочисленные мышцы вдоль позвоночного столба. Это глубокие мышцы спины. Они прикрепляются преимущественно к отросткам позвонков и участвуют в движениях позвоночного столба назад и в сторону.
VIII. К поверхностным мышцам спины относятся: 1) трапециевидная мышца спины; 2) широчайшая мышца спины. Они обеспечивают движения верхних конечностей и грудной клетки.
IX. Среди мышц головы различают:
1) жевательные мышцы. К ним относятся: височная мышца; жевательная мышца; крыловидные мышцы. Сокращения этих мышц вызывают сложные жевательные движения нижней челюсти;
2) мимические мышцы. Эти мышцы одним, а иногда и двумя своими концами прикрепляются к коже лица. При сокращении они смещают кожу, создавая определенную мимику, т. е. то или иное выражение лица. К числу мимических мышц также относятся круговые мышцы глаза и рта.
X. Мышцы шеи запрокидывают голову, наклоняют и поворачивают ее.
XI. Лестничные мышцы поднимают ребра, участвуя таким образом во вдохе.
XII. Мышцы, прикрепленные к подъязычной кости, при сокращении меняют положение языка и гортани при глотании и произнесении различных звуков.
XIII. Пояс верхних конечностей соединяется с туловищем только в области грудино-ключичного сустава. Укреплен он мышцами туловища: 1) трапециевидной мышцей; 2) малой грудной мышцей; 3) ромбовидной мышцей; 4) передней зубчатой мышцей; 5) мышцей, поднимающей лопатку.
XIV. Мышцы пояса конечностей приводят в движение верхнюю конечность в плечевом суставе. Самой важной среди них является дельтовидная мышца. При сокращении эта мышца сгибает руку в плечевом суставе и отводит руки до горизонтального положения.
XV. В области плеча спереди находится группа мышц-сгибателей, сзади – мышц-разгибателей. Среди мышц передней группы различаются двуглавая мышца плеча, задней – трехглавая мышца плеча.
XVI. Мышцы предплечья на передней поверхности представлены сгибателями, на задней – разгибателями.
XVII. Среди мышц кисти выделяют: 1) длинную ладонную мышцу; 2) сгибатели пальцев.
XVIII. Мышцы, находящиеся в области пояса нижних конечностей, приводят в движение ногу в тазобедренном суставе, а также позвоночный столб. Передняя группа мышц представлена одной крупной мышцей – подвздошно-поясничной. К задненаружной группе мышц тазового пояса относятся: 1) большая мышца; 2) средняя ягодичная мышца; 3) малая ягодичная мышца.
XIX. Ноги имеют более массивный скелет, чем руки. Их мускулатура обладает большей силой, но меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений.
На бедре спереди находится самая длинная в человеческом теле (до 50 см) портняжная мышца. Она сгибает ногу в тазобедренном и коленном суставах.
Четырехглавая мышца бедра лежит глубже портняжной мышцы, при этом она облегает бедренную кость почти со всех сторон. Основная функция этой мышцы – разгибание коленного сустава. При стоянии четырехглавая мышца не дает коленному суставу сгибаться.
На задней поверхности голени располагается икроножная мышца, которая сгибает голень, сгибает и несколько вращает наружу стопу.
3.4. Роль мышечных движений в развитии организма
3.5. Особенности роста костей черепа
3.6. Рост позвоночника. Позвоночник взрослого и ребенка
Все эти феномены можно показать на изолированных актомиозиновых комплексах-нитях: такие нити без АТФ твердеют (наблюдается ригор), в присутствии АТФ они расслабляются, а при добавлении еще и Са+2производят обратимое сокращение, подобное нормальному.
Мышцы пронизаны кровеносными сосудами, по которым с кровью поступают к ним питательные вещества и кислород, а выносятся продукты обмена. Кроме того, мышцы богаты и лимфатическими сосудами.
В мышцах имеются нервные окончания – рецепторы, воспринимающие степень сокращения и растяжения мышцы.
Основные группы мышц человеческого тела.Форма и величина мышц зависят от выполняемой ими работы. Различаются мышцы длинные, широкие, короткие и круговые. Длинные мышцы расположены на конечностях, короткие – там, где размах движения небольшой (например, между позвонками). Широкие мышцы расположены в основном на туловище, в стенках полостей тела (например, мышцы живота, спины, груди). Круговые мышцы – сфинктеры – лежат вокруг отверстий тела, суживая их при сокращении.
По функции мышцы делятся на сгибатели, разгибатели, приводящие и отводящие мышцы, а также мышцы, вращающие внутрь и наружу.
I. К мышцам туловища относятся: 1) мышцы грудной клетки; 2) мышцы живота; 3) мышцы спины.
II. Мышцы, располагающиеся между ребрами (межреберные), а также другие мышцы грудной клетки участвуют в функции дыхания. Их называют дыхательными мышцами. К ним относится и диафрагма, которая отделяет грудную полость от брюшной.
III. Хорошо развитые мышцы груди приводят в движение и укрепляют на туловище верхние конечности. К ним относятся: 1) большая грудная мышца; 2) малая грудная мышца; 3) передняя зубчатая мышца.
IV. Мышцы живота выполняют различные функции. Они образуют стенку брюшной полости и благодаря своему тонусу удерживают внутренние органы от смещения, опускания и выпадения. Сокращаясь, мышцы живота действуют на внутренние органы как брюшной пресс, способствуя выделению мочи, кала и родовому акту. Сокращение мышц брюшного пресса также помогает движению крови в венозной системе, осуществлению дыхательных движений. Мышцы живота участвуют в сгибании позвоночного столба вперед.
Из-за возможной слабости мышц живота происходит не только опущение органов брюшной полости, но и образование грыж. Грыжа – это выход внутренних органов (кишечника, желудка, большого сальника) из брюшной полости под кожу живота.
V. К мышцам брюшной стенки относятся: 1) прямая мышца живота; 2) пирамидальная мышца; 3) квадратная мышца поясницы; 4) широкие мышцы живота (наружная и внутренняя, косые и поперечная).
VI. По средней линии живота проходит плотный сухожильный тяж – так называемая белая линия. По бокам от нее находится прямая мышца живота, имеющая продольное направление волокон.
VII. На спине расположены многочисленные мышцы вдоль позвоночного столба. Это глубокие мышцы спины. Они прикрепляются преимущественно к отросткам позвонков и участвуют в движениях позвоночного столба назад и в сторону.
VIII. К поверхностным мышцам спины относятся: 1) трапециевидная мышца спины; 2) широчайшая мышца спины. Они обеспечивают движения верхних конечностей и грудной клетки.
IX. Среди мышц головы различают:
1) жевательные мышцы. К ним относятся: височная мышца; жевательная мышца; крыловидные мышцы. Сокращения этих мышц вызывают сложные жевательные движения нижней челюсти;
2) мимические мышцы. Эти мышцы одним, а иногда и двумя своими концами прикрепляются к коже лица. При сокращении они смещают кожу, создавая определенную мимику, т. е. то или иное выражение лица. К числу мимических мышц также относятся круговые мышцы глаза и рта.
X. Мышцы шеи запрокидывают голову, наклоняют и поворачивают ее.
XI. Лестничные мышцы поднимают ребра, участвуя таким образом во вдохе.
XII. Мышцы, прикрепленные к подъязычной кости, при сокращении меняют положение языка и гортани при глотании и произнесении различных звуков.
XIII. Пояс верхних конечностей соединяется с туловищем только в области грудино-ключичного сустава. Укреплен он мышцами туловища: 1) трапециевидной мышцей; 2) малой грудной мышцей; 3) ромбовидной мышцей; 4) передней зубчатой мышцей; 5) мышцей, поднимающей лопатку.
XIV. Мышцы пояса конечностей приводят в движение верхнюю конечность в плечевом суставе. Самой важной среди них является дельтовидная мышца. При сокращении эта мышца сгибает руку в плечевом суставе и отводит руки до горизонтального положения.
XV. В области плеча спереди находится группа мышц-сгибателей, сзади – мышц-разгибателей. Среди мышц передней группы различаются двуглавая мышца плеча, задней – трехглавая мышца плеча.
XVI. Мышцы предплечья на передней поверхности представлены сгибателями, на задней – разгибателями.
XVII. Среди мышц кисти выделяют: 1) длинную ладонную мышцу; 2) сгибатели пальцев.
XVIII. Мышцы, находящиеся в области пояса нижних конечностей, приводят в движение ногу в тазобедренном суставе, а также позвоночный столб. Передняя группа мышц представлена одной крупной мышцей – подвздошно-поясничной. К задненаружной группе мышц тазового пояса относятся: 1) большая мышца; 2) средняя ягодичная мышца; 3) малая ягодичная мышца.
XIX. Ноги имеют более массивный скелет, чем руки. Их мускулатура обладает большей силой, но меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений.
На бедре спереди находится самая длинная в человеческом теле (до 50 см) портняжная мышца. Она сгибает ногу в тазобедренном и коленном суставах.
Четырехглавая мышца бедра лежит глубже портняжной мышцы, при этом она облегает бедренную кость почти со всех сторон. Основная функция этой мышцы – разгибание коленного сустава. При стоянии четырехглавая мышца не дает коленному суставу сгибаться.
На задней поверхности голени располагается икроножная мышца, которая сгибает голень, сгибает и несколько вращает наружу стопу.
3.4. Роль мышечных движений в развитии организма
Исследования показали, что уже с первых лет жизни движения ребенка играют значительную роль в функционировании речи. Доказано, что формирование речи во взаимодействии с двигательным анализатором идет особенно успешно.
Физическое воспитание, состоящее в укреплении здоровья и физическом совершенствовании детей, существенно отражается и на развитии мышления, внимания и памяти. В этом заключается не просто биологический смысл: происходит расширение возможностей человека в восприятии, переработке и использовании информации, усвоении знаний, разностороннем изучении окружающей природы и самого себя.
Физические упражнения совершенствуют мышечную систему и вегетативные функции (дыхание, кровообращение и др.), без которых невозможно выполнение мышечной работы. Кроме того, упражнения стимулируют функции центральной нервной системы.
Однако физические упражнения являются ведущим, но не единственным фактором, влияющим на организм в ходе физического воспитания. Очень важно помнить об общем рациональном режиме, правильной организации питания и сна. Большое значение имеет закаливание и т. д.
Возрастные закономерности развития моторики.Возрастной физиологией собран огромный фактический материал о возрастных закономерностях развития моторики детей и подростков.
Самые значительные изменения двигательной функции наблюдаются в младшем школьном возрасте. В соответствии с морфологическими данными нервные структуры двигательного аппарата ребенка (спинной мозг, проводящие пути) созревают на самых ранних этапах онтогенеза. В отношении центральных структур двигательного анализатора установлено, что их морфологическое дозревание происходит в возрасте от 7 до 12 лет. Кроме того, к этому времени достигают полного развития чувствительные и двигательные окончания мышечного аппарата. Развитие же самих мышц и их рост продолжаются до 25–30 лет, чем и объясняется постепенное повышение абсолютной силы мышц.
Таким образом, можно сказать, что основные задачи школьного физического воспитания нужно успеть максимально полно решить за первые восемь лет обучения детей в школе, иначе будут упущены самые продуктивные возрастные периоды для развития двигательных возможностей детей.
Период 7-11 лет. Исследования показывают, что школьники в этот период обладают относительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление. Дети младшего школьного возраста более приспособлены к кратковременным скоростно-силовым упражнениям, однако их следует постепенно приучать к сохранению статических поз, что положительно влияет на осанку.
Период 14–17 лет. Этот период характеризуется наиболее интенсивным ростом мышечной силы у мальчиков. У девочек рост мышечной силы начинается несколько раньше. Наиболее ярко эта разница в динамике развития мышечной силы проявляется в 11–12 лет. Максимальный прирост относительной силы, т. е. силы на килограмм массы, наблюдается до 13–14 лет. Причем к этому возрасту показатели относительной силы мышц мальчиков значительно превосходят соответствующие показатели у девочек.
Выносливость.Наблюдения показывают, что дети 7-11 лет имеют невысокий показатель выносливости к динамической работе, однако с 11–12 лет мальчики и девочки становятся более выносливыми. К 14 годам мышечная выносливость составляет 50–70 %, а к 16 годам – около 80 % выносливости взрослого человека.
Довольно интересно, что между выносливостью к статическим нагрузкам и мышечной силой взаимосвязи нет. Вместе с тем уровень выносливости зависит, например, от степени полового созревания. Опыт показывает, что хорошим средством развития выносливости являются ходьба, медленный бег, передвижение на лыжах.
Временем, когда с помощью средств физического воспитания можно поднять уровень двигательных качеств, является подростковый период. Однако следует помнить, что этот период совпадает с биологическими перестройками организма, связанными с половым созреванием. Поэтому от педагога требуется исключительное внимание к правильному планированию физических нагрузок.
Планирование физической нагрузки.В 7-11 лет происходит интенсивное развитие быстроты движений (частоты, скорости движений, времени реакции и т. д.), поэтому в подростковом возрасте школьники очень хорошо приспосабливаются к скоростным нагрузкам, что выражается в высоких показателях в беге, плавании, т. е. там, где скорость и реакция движений имеют первостепенное значение. Также в этот период наблюдается большая подвижность позвоночного столба, высокая эластичность связочного аппарата. Все эти морфофункциональные предпосылки имеют значение для развития такого качества, как гибкость (отметим, что к 13–15 годам этот показатель достигает максимума).
В 7-10 лет ускоренными темпами развивается ловкость движений. В этом возрасте у детей еще недостаточно совершенен механизм регуляции движений, тем не менее они успешно овладевают основными элементами таких сложных действий, как плавание, катание на коньках, езда на велосипеде и др. При этом дети-дошкольники и младшие школьники труднее приобретают навыки, связанные с точностью движений рук, воспроизведением заданных усилий. Эти параметры достигают сравнительно высокого уровня развития к подростковому возрасту.
К 12–14 годам повышается меткость бросков, метания в цель, точности прыжков. В то же время, по некоторым данным, наблюдается ухудшение координации движений у подростков, связанное с морфофункциональными изменениями в период полового созревания.
Можно сказать, что подростковый возраст имеет большой потенциал для совершенствования двигательного аппарата. Подтверждением тому являются достижения подростков в художественной и спортивной гимнастике, фигурном катании, других видах спорта. Однако при организации физического воспитания в старших классах нужно учитывать, что процесс формирования организма у 16-17-летних школьников еще не завершен, поэтому для тех, кто систематически не занимается спортом, нужно дозировать нагрузки, связанные с проявлением максимальной силы и выносливости. Данные факты, свидетельствующие о гетерохронном развитии двигательных качеств, следует учитывать и стремиться к гармоническому развитию разных сторон моторики детей, подростков и молодежи.
Кроме того, развитие моторики варьируется в достаточно широких пределах у детей одного возраста. Поэтому физическое воспитание должно учитывать функциональные возможности каждого ребенка, не забывая при этом о возрастных особенностях. Ребенка нужно учить умениям и навыкам, для достижения которых у него уже имеются морфофункциональные предпосылки.
Нормирование двигательной активности.Нормирование объема двигательной активности на разных этапах онтогенеза – еще одна важная проблема физического воспитания в школе. Разумеется, чем больше ребенок ежедневно двигается, тем лучше для развития его двигательных функций. Дошкольник находится в движении почти непрерывно, кроме периодов, отводимых на сон и еду. После поступления в школу двигательная активность детей сокращается вдвое. За счет самостоятельной двигательной активности учащихся I–III классов реализуется уже только 50 % оптимального числа движений. Поэтому в этом возрасте так важны организованные формы занятий физическими упражнениями.
В то же время даже у здоровых, правильно развивающихся школьников только спонтанная двигательная активность и уроки физкультуры не могут обеспечить нужного суточного объема движений. Урок физкультуры компенсирует в среднем 11 % необходимого суточного числа движений. Суммарно утренняя гимнастика, гимнастика перед началом уроков в школе, физкультурные паузы на уроках, подвижные игры на переменах, прогулки с играми после уроков составляют до 60 % необходимого суточного объема движений для детей 7-11 лет.
Исследованиями НИИ физиологии детей и подростков АПН (ныне – Институт возрастной физиологии РАО) доказано, что 5–6 ч занятий физическими упражнениями в неделю (два урока физкультуры, ежедневные физкультурно-оздоровительные формы работы, занятия в спортивной секции) способствуют благоприятному физическому развитию, улучшению общей физиологической и иммунной реактивности организма и являются средней оптимальной и необходимой нормой. Установлено, что ежедневные 15-20-минутные подвижные игры для детей I–II классов после третьего урока в 3–4 раза повышают умственную работоспособность.
Для подростков необходим активный отдых после третьего или четвертого урока, а также перед приготовлением домашних заданий, в то время как занятия физкультурой или подвижный отдых после пятого или шестого урока приводят к ухудшению показателей работоспособности и угнетению фагоцитарной активности лейкоцитов крови.
Значение физической культуры для развития двигательного аппарата.Скелетные мышцы влияют на течение обменных процессов и функционирование внутренних органов: дыхательные движения осуществляются мышцами груди и диафрагмой, а мышцы брюшного пресса нормализуют деятельность органов брюшной полости, кровообращения и дыхания. Мощность и величина мышц непосредственно зависят от упражнений и тренировки. Это связано с тем, что в процессе работы усиливается кровоснабжение мышц, улучшается регуляция их деятельности нервной системой, что ведет к росту мышечных волокон, т. е. увеличению массы мускулатуры. Результат тренировки мышечной системы – способность к физической работе, выносливость.
Увеличение двигательной активности детей и подростков ведет к изменениям в костной системе и более интенсивному росту их тела. Тренировка укрепляет кости и делает их более устойчивыми к нагрузкам и травмам. Не менее важно и то, что спорт, физические упражнения, учитывающие возрастные особенности детей и подростков, устраняют нарушения осанки.
Разносторонняя мышечная деятельность способствует повышению работоспособности организма, при этом уменьшаются энергетические затраты организма на выполнение работы. Систематические физические нагрузки формируют более совершенный механизм дыхательных движений. Это выражается в увеличении глубины дыхания, жизненной емкости легких. При мышечной работе легочная вентиляция может доходить до 120 л/мин. Углубленное дыхание тренированных людей лучше насыщает кровь кислородом. Более эластичными становятся кровеносные сосуды в процессе тренировки, что улучшает условия передвижения крови.
Если человек недостаточно двигается по роду своей работы, не занимается спортом, то в среднем и пожилом возрасте эластичность и сократительная способность его мышц снижаются. Это ведет к ряду неприятных последствий: его мышцы становятся дряблыми; в результате слабости мышц брюшного пресса происходит опущение внутренних органов и нарушается функция желудочно-кишечного тракта; слабость мышц спины вызывает изменение осанки, постепенно развивается сутулость, нарушается координация движений.
Таким образом, благоприятный эффект, оказываемый физическими упражнениями на формирование здорового, сильного, выносливого человека с правильным телосложением и гармонично развитой мускулатурой, очевиден.
Физическое воспитание, состоящее в укреплении здоровья и физическом совершенствовании детей, существенно отражается и на развитии мышления, внимания и памяти. В этом заключается не просто биологический смысл: происходит расширение возможностей человека в восприятии, переработке и использовании информации, усвоении знаний, разностороннем изучении окружающей природы и самого себя.
Физические упражнения совершенствуют мышечную систему и вегетативные функции (дыхание, кровообращение и др.), без которых невозможно выполнение мышечной работы. Кроме того, упражнения стимулируют функции центральной нервной системы.
Однако физические упражнения являются ведущим, но не единственным фактором, влияющим на организм в ходе физического воспитания. Очень важно помнить об общем рациональном режиме, правильной организации питания и сна. Большое значение имеет закаливание и т. д.
Возрастные закономерности развития моторики.Возрастной физиологией собран огромный фактический материал о возрастных закономерностях развития моторики детей и подростков.
Самые значительные изменения двигательной функции наблюдаются в младшем школьном возрасте. В соответствии с морфологическими данными нервные структуры двигательного аппарата ребенка (спинной мозг, проводящие пути) созревают на самых ранних этапах онтогенеза. В отношении центральных структур двигательного анализатора установлено, что их морфологическое дозревание происходит в возрасте от 7 до 12 лет. Кроме того, к этому времени достигают полного развития чувствительные и двигательные окончания мышечного аппарата. Развитие же самих мышц и их рост продолжаются до 25–30 лет, чем и объясняется постепенное повышение абсолютной силы мышц.
Таким образом, можно сказать, что основные задачи школьного физического воспитания нужно успеть максимально полно решить за первые восемь лет обучения детей в школе, иначе будут упущены самые продуктивные возрастные периоды для развития двигательных возможностей детей.
Период 7-11 лет. Исследования показывают, что школьники в этот период обладают относительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление. Дети младшего школьного возраста более приспособлены к кратковременным скоростно-силовым упражнениям, однако их следует постепенно приучать к сохранению статических поз, что положительно влияет на осанку.
Период 14–17 лет. Этот период характеризуется наиболее интенсивным ростом мышечной силы у мальчиков. У девочек рост мышечной силы начинается несколько раньше. Наиболее ярко эта разница в динамике развития мышечной силы проявляется в 11–12 лет. Максимальный прирост относительной силы, т. е. силы на килограмм массы, наблюдается до 13–14 лет. Причем к этому возрасту показатели относительной силы мышц мальчиков значительно превосходят соответствующие показатели у девочек.
Выносливость.Наблюдения показывают, что дети 7-11 лет имеют невысокий показатель выносливости к динамической работе, однако с 11–12 лет мальчики и девочки становятся более выносливыми. К 14 годам мышечная выносливость составляет 50–70 %, а к 16 годам – около 80 % выносливости взрослого человека.
Довольно интересно, что между выносливостью к статическим нагрузкам и мышечной силой взаимосвязи нет. Вместе с тем уровень выносливости зависит, например, от степени полового созревания. Опыт показывает, что хорошим средством развития выносливости являются ходьба, медленный бег, передвижение на лыжах.
Временем, когда с помощью средств физического воспитания можно поднять уровень двигательных качеств, является подростковый период. Однако следует помнить, что этот период совпадает с биологическими перестройками организма, связанными с половым созреванием. Поэтому от педагога требуется исключительное внимание к правильному планированию физических нагрузок.
Планирование физической нагрузки.В 7-11 лет происходит интенсивное развитие быстроты движений (частоты, скорости движений, времени реакции и т. д.), поэтому в подростковом возрасте школьники очень хорошо приспосабливаются к скоростным нагрузкам, что выражается в высоких показателях в беге, плавании, т. е. там, где скорость и реакция движений имеют первостепенное значение. Также в этот период наблюдается большая подвижность позвоночного столба, высокая эластичность связочного аппарата. Все эти морфофункциональные предпосылки имеют значение для развития такого качества, как гибкость (отметим, что к 13–15 годам этот показатель достигает максимума).
В 7-10 лет ускоренными темпами развивается ловкость движений. В этом возрасте у детей еще недостаточно совершенен механизм регуляции движений, тем не менее они успешно овладевают основными элементами таких сложных действий, как плавание, катание на коньках, езда на велосипеде и др. При этом дети-дошкольники и младшие школьники труднее приобретают навыки, связанные с точностью движений рук, воспроизведением заданных усилий. Эти параметры достигают сравнительно высокого уровня развития к подростковому возрасту.
К 12–14 годам повышается меткость бросков, метания в цель, точности прыжков. В то же время, по некоторым данным, наблюдается ухудшение координации движений у подростков, связанное с морфофункциональными изменениями в период полового созревания.
Можно сказать, что подростковый возраст имеет большой потенциал для совершенствования двигательного аппарата. Подтверждением тому являются достижения подростков в художественной и спортивной гимнастике, фигурном катании, других видах спорта. Однако при организации физического воспитания в старших классах нужно учитывать, что процесс формирования организма у 16-17-летних школьников еще не завершен, поэтому для тех, кто систематически не занимается спортом, нужно дозировать нагрузки, связанные с проявлением максимальной силы и выносливости. Данные факты, свидетельствующие о гетерохронном развитии двигательных качеств, следует учитывать и стремиться к гармоническому развитию разных сторон моторики детей, подростков и молодежи.
Кроме того, развитие моторики варьируется в достаточно широких пределах у детей одного возраста. Поэтому физическое воспитание должно учитывать функциональные возможности каждого ребенка, не забывая при этом о возрастных особенностях. Ребенка нужно учить умениям и навыкам, для достижения которых у него уже имеются морфофункциональные предпосылки.
Нормирование двигательной активности.Нормирование объема двигательной активности на разных этапах онтогенеза – еще одна важная проблема физического воспитания в школе. Разумеется, чем больше ребенок ежедневно двигается, тем лучше для развития его двигательных функций. Дошкольник находится в движении почти непрерывно, кроме периодов, отводимых на сон и еду. После поступления в школу двигательная активность детей сокращается вдвое. За счет самостоятельной двигательной активности учащихся I–III классов реализуется уже только 50 % оптимального числа движений. Поэтому в этом возрасте так важны организованные формы занятий физическими упражнениями.
В то же время даже у здоровых, правильно развивающихся школьников только спонтанная двигательная активность и уроки физкультуры не могут обеспечить нужного суточного объема движений. Урок физкультуры компенсирует в среднем 11 % необходимого суточного числа движений. Суммарно утренняя гимнастика, гимнастика перед началом уроков в школе, физкультурные паузы на уроках, подвижные игры на переменах, прогулки с играми после уроков составляют до 60 % необходимого суточного объема движений для детей 7-11 лет.
Исследованиями НИИ физиологии детей и подростков АПН (ныне – Институт возрастной физиологии РАО) доказано, что 5–6 ч занятий физическими упражнениями в неделю (два урока физкультуры, ежедневные физкультурно-оздоровительные формы работы, занятия в спортивной секции) способствуют благоприятному физическому развитию, улучшению общей физиологической и иммунной реактивности организма и являются средней оптимальной и необходимой нормой. Установлено, что ежедневные 15-20-минутные подвижные игры для детей I–II классов после третьего урока в 3–4 раза повышают умственную работоспособность.
Для подростков необходим активный отдых после третьего или четвертого урока, а также перед приготовлением домашних заданий, в то время как занятия физкультурой или подвижный отдых после пятого или шестого урока приводят к ухудшению показателей работоспособности и угнетению фагоцитарной активности лейкоцитов крови.
Значение физической культуры для развития двигательного аппарата.Скелетные мышцы влияют на течение обменных процессов и функционирование внутренних органов: дыхательные движения осуществляются мышцами груди и диафрагмой, а мышцы брюшного пресса нормализуют деятельность органов брюшной полости, кровообращения и дыхания. Мощность и величина мышц непосредственно зависят от упражнений и тренировки. Это связано с тем, что в процессе работы усиливается кровоснабжение мышц, улучшается регуляция их деятельности нервной системой, что ведет к росту мышечных волокон, т. е. увеличению массы мускулатуры. Результат тренировки мышечной системы – способность к физической работе, выносливость.
Увеличение двигательной активности детей и подростков ведет к изменениям в костной системе и более интенсивному росту их тела. Тренировка укрепляет кости и делает их более устойчивыми к нагрузкам и травмам. Не менее важно и то, что спорт, физические упражнения, учитывающие возрастные особенности детей и подростков, устраняют нарушения осанки.
Разносторонняя мышечная деятельность способствует повышению работоспособности организма, при этом уменьшаются энергетические затраты организма на выполнение работы. Систематические физические нагрузки формируют более совершенный механизм дыхательных движений. Это выражается в увеличении глубины дыхания, жизненной емкости легких. При мышечной работе легочная вентиляция может доходить до 120 л/мин. Углубленное дыхание тренированных людей лучше насыщает кровь кислородом. Более эластичными становятся кровеносные сосуды в процессе тренировки, что улучшает условия передвижения крови.
Если человек недостаточно двигается по роду своей работы, не занимается спортом, то в среднем и пожилом возрасте эластичность и сократительная способность его мышц снижаются. Это ведет к ряду неприятных последствий: его мышцы становятся дряблыми; в результате слабости мышц брюшного пресса происходит опущение внутренних органов и нарушается функция желудочно-кишечного тракта; слабость мышц спины вызывает изменение осанки, постепенно развивается сутулость, нарушается координация движений.
Таким образом, благоприятный эффект, оказываемый физическими упражнениями на формирование здорового, сильного, выносливого человека с правильным телосложением и гармонично развитой мускулатурой, очевиден.
3.5. Особенности роста костей черепа
Череп – это скелет головы. В соответствии с особенностями развития, строения и функций различают два отдела черепа: мозговой и лицевой (висцеральный). Мозговой отдел черепа образует полость, внутри которой располагается головной мозг. Лицевой отдел формирует костную основу дыхательного аппарата и пищеварительного канала.
Мозговой отдел черепа состоит из крыши (или свода черепа) и основания. Теменная кость свода черепа представляет собой четырехугольную пластинку с четырьмя зубчатыми краями. Две теменные кости, соединенные швами, образуют теменной бугор. Спереди от теменных костей лежит лобная кость, большая часть которой представлена чешуей.
Выпуклую часть лицевого отдела черепа образуют лобные бугры, ниже которых расположены кости, формирующие стенки глазниц. Между глазницами находится носовая часть, примыкающая к носовым костям, ниже которых расположены ячейки решетчатой кости.
Сзади теменных костей расположена затылочная кость, благодаря которой образуется основание черепа и череп соединяется с позвоночником. По бокам крыши черепа находятся две височные кости, также участвующие в образовании основания черепа. В каждой из них содержатся соответствующие отделы органа слуха и вестибулярного аппарата. В основании черепа располагается клиновидная кость.
Кости основания черепа, развившиеся из хряща, соединяются хрящевой тканью, которая с возрастом заменяется костной тканью. Кости крыши, развившиеся из соединительной ткани, соединяются соединительно-тканными швами, которые к старости становятся костными. Это относится и к лицевому отделу черепа.
Лицевой отдел черепа составляют верхняя челюсть, скуловые, слезные, решетчатые, небные, носовые кости, нижняя носовая раковина, сошник, нижняя челюсть и подъязычная кость.
Возрастные особенности черепа.Мозговой и лицевой отделы черепа образуются из мезенхимы. Кости черепа развиваются первичным и вторичным путем (см. 3.1). Череп детей существенно отличается от черепа взрослых его величиной по сравнению с размерами тела, строением и пропорциями отдельных частей тела. У новорожденного мозговой отдел черепа в шесть раз больше лицевого, у взрослого – в 2,5 раза. Иначе говоря, у новорожденного лицевой отдел черепа относительно меньше мозгового отдела. С возрастом эти различия исчезают. Более того, изменяется не только форма черепа и составляющих его костей, но и количество костей черепа.
От рождения и до 7 лет череп растет неравномерно. В росте черепа установлены три волны ускорения: 1) до 3–4 лет; 2) с 6 до 8 лет; 3) с 11 до 15 лет.
Наиболее быстрый рост черепа происходит на первом году жизни. Затылочная кость выпячивается и вместе с теменными костями растет особенно быстро. Соотношение объема черепа ребенка и взрослого человека выглядит следующим образом: у новорожденного объем черепа равен одной трети объема взрослого; в 6 месяцев – одной второй; в 2 года – двум третям.
В течение первого года жизни толщина стенок черепа увеличивается в три раза. На первом-втором году жизни роднички (участки соединительной ткани) закрываются и замещаются костными швами: затылочный – на втором месяце; клиновидный – на втором-третьем месяце; сосцевидный – в конце первого или начале второго года; лобный – на втором году жизни. К 1,5 годам роднички полностью зарастают, и к четырем годам образуются черепные швы.
В возрасте от 3 до 7 лет основание черепа вместе с затылочной костью растет быстрее, чем свод. В 6–7 лет полностью срастается лобная кость. К 7 годам основание черепа и затылочное отверстие достигают относительно постоянной величины, происходит резкое замедление в развитии черепа. С 7 до 13 лет рост основания черепа еще больше замедляется.
В 6–7 и в 11–13 лет рост костей свода черепа немного усиливается, а к 10 годам в основном заканчивается. Емкость черепа к 10 годам составляет 1300 куб. см (для сравнения: у взрослого – 1500–1700 куб. см).
С 13 до 14 лет интенсивно растет лобная кость, преобладает развитие лицевого отдела черепа во всех направлениях, складываются характерные черты физиономии.
В 18–20 лет заканчивается образование синостоза между телами затылочной и клиновидной костей. В результате прекращается рост основания черепа в длину. Полное слияние костей черепа происходит в зрелом возрасте, однако развитие черепа продолжается. После 30 лет швы черепа постепенно становятся костными.
Развитие нижней челюсти находится в непосредственной зависимости от работы жевательных мышц и состояния зубов. В ее росте наблюдаются две волны ускорения: 1) до 3 лет; 2) с 8 до 11 лет.
Размеры головы у школьников увеличиваются очень медленно. Во всех возрастах у мальчиков средняя окружность головы больше, чем у девочек. Самый большой прирост головы отмечается в возрасте с 11 до 17 лет, т. е. в период полового созревания (у девочек – к 13–14 годам, а у мальчиков – к 13–15).
Соотношение окружности головы и роста с возрастом уменьшается. Если в 9-10 лет окружность головы равна в среднем 52 см, то в 17–18 лет – 55 см. У мужчин емкость полости черепа примерно на 100 куб. см больше, чем у женщин.
Имеются и индивидуальные особенности черепа. К ним относятся две крайние формы развития черепа: длинноголовая и короткоголовая.
Мозговой отдел черепа состоит из крыши (или свода черепа) и основания. Теменная кость свода черепа представляет собой четырехугольную пластинку с четырьмя зубчатыми краями. Две теменные кости, соединенные швами, образуют теменной бугор. Спереди от теменных костей лежит лобная кость, большая часть которой представлена чешуей.
Выпуклую часть лицевого отдела черепа образуют лобные бугры, ниже которых расположены кости, формирующие стенки глазниц. Между глазницами находится носовая часть, примыкающая к носовым костям, ниже которых расположены ячейки решетчатой кости.
Сзади теменных костей расположена затылочная кость, благодаря которой образуется основание черепа и череп соединяется с позвоночником. По бокам крыши черепа находятся две височные кости, также участвующие в образовании основания черепа. В каждой из них содержатся соответствующие отделы органа слуха и вестибулярного аппарата. В основании черепа располагается клиновидная кость.
Кости основания черепа, развившиеся из хряща, соединяются хрящевой тканью, которая с возрастом заменяется костной тканью. Кости крыши, развившиеся из соединительной ткани, соединяются соединительно-тканными швами, которые к старости становятся костными. Это относится и к лицевому отделу черепа.
Лицевой отдел черепа составляют верхняя челюсть, скуловые, слезные, решетчатые, небные, носовые кости, нижняя носовая раковина, сошник, нижняя челюсть и подъязычная кость.
Возрастные особенности черепа.Мозговой и лицевой отделы черепа образуются из мезенхимы. Кости черепа развиваются первичным и вторичным путем (см. 3.1). Череп детей существенно отличается от черепа взрослых его величиной по сравнению с размерами тела, строением и пропорциями отдельных частей тела. У новорожденного мозговой отдел черепа в шесть раз больше лицевого, у взрослого – в 2,5 раза. Иначе говоря, у новорожденного лицевой отдел черепа относительно меньше мозгового отдела. С возрастом эти различия исчезают. Более того, изменяется не только форма черепа и составляющих его костей, но и количество костей черепа.
От рождения и до 7 лет череп растет неравномерно. В росте черепа установлены три волны ускорения: 1) до 3–4 лет; 2) с 6 до 8 лет; 3) с 11 до 15 лет.
Наиболее быстрый рост черепа происходит на первом году жизни. Затылочная кость выпячивается и вместе с теменными костями растет особенно быстро. Соотношение объема черепа ребенка и взрослого человека выглядит следующим образом: у новорожденного объем черепа равен одной трети объема взрослого; в 6 месяцев – одной второй; в 2 года – двум третям.
В течение первого года жизни толщина стенок черепа увеличивается в три раза. На первом-втором году жизни роднички (участки соединительной ткани) закрываются и замещаются костными швами: затылочный – на втором месяце; клиновидный – на втором-третьем месяце; сосцевидный – в конце первого или начале второго года; лобный – на втором году жизни. К 1,5 годам роднички полностью зарастают, и к четырем годам образуются черепные швы.
В возрасте от 3 до 7 лет основание черепа вместе с затылочной костью растет быстрее, чем свод. В 6–7 лет полностью срастается лобная кость. К 7 годам основание черепа и затылочное отверстие достигают относительно постоянной величины, происходит резкое замедление в развитии черепа. С 7 до 13 лет рост основания черепа еще больше замедляется.
В 6–7 и в 11–13 лет рост костей свода черепа немного усиливается, а к 10 годам в основном заканчивается. Емкость черепа к 10 годам составляет 1300 куб. см (для сравнения: у взрослого – 1500–1700 куб. см).
С 13 до 14 лет интенсивно растет лобная кость, преобладает развитие лицевого отдела черепа во всех направлениях, складываются характерные черты физиономии.
В 18–20 лет заканчивается образование синостоза между телами затылочной и клиновидной костей. В результате прекращается рост основания черепа в длину. Полное слияние костей черепа происходит в зрелом возрасте, однако развитие черепа продолжается. После 30 лет швы черепа постепенно становятся костными.
Развитие нижней челюсти находится в непосредственной зависимости от работы жевательных мышц и состояния зубов. В ее росте наблюдаются две волны ускорения: 1) до 3 лет; 2) с 8 до 11 лет.
Размеры головы у школьников увеличиваются очень медленно. Во всех возрастах у мальчиков средняя окружность головы больше, чем у девочек. Самый большой прирост головы отмечается в возрасте с 11 до 17 лет, т. е. в период полового созревания (у девочек – к 13–14 годам, а у мальчиков – к 13–15).
Соотношение окружности головы и роста с возрастом уменьшается. Если в 9-10 лет окружность головы равна в среднем 52 см, то в 17–18 лет – 55 см. У мужчин емкость полости черепа примерно на 100 куб. см больше, чем у женщин.
Имеются и индивидуальные особенности черепа. К ним относятся две крайние формы развития черепа: длинноголовая и короткоголовая.
3.6. Рост позвоночника. Позвоночник взрослого и ребенка
Позвоночник составляют 24 свободных позвонка (7 шейных, 12 грудных и 5 поясничных) и 9-10 несвободных (5 крестцовых и 4–5 копчиковых). Свободные позвонки, сочленяемые между собой, соединены связками, между которыми находятся эластичные межпозвоночные диски из волокнистого хряща. Крестцовые и копчиковые позвонки сращены и образуют крестец и копчик. Позвонки развиваются из хрящевой ткани, толщина которой с возрастом уменьшается.
Различают четыре этапа развития эпифизов позвонков: до 8 лет – хрящевой эпифиз; от 9 до 13 лет – обызвествление эпифиза; от 14 до 17 лет – костный эпифиз; после 17 лет – слияние эпифиза с телом позвонка.
С 3 до 15 лет размеры нижних поясничных позвонков увеличиваются больше, чем верхних грудных. Это обусловлено увеличением веса тела, его давлением на нижерасположенные позвонки.
С 3 лет позвонки одинаково растут и в высоту, и в ширину; с 5–7 лет – больше в высоту.
В 6–8 лет образуются центры окостенения в верхней и нижней поверхностях тел позвонков и в концах остистых и поперечных отростков. До 5 лет спинно-мозговой канал развивается особенно быстро. Так как тела позвонков растут быстрее дужек, то емкость канала относительно уменьшается, что соответствует уменьшению относительных размеров спинного мозга.
К 10 годам завершается развитие спинно-мозгового канала, однако структура тела позвонков продолжает развиваться и у детей старшего школьного возраста.
К 25 годам заканчивается окостенение шейных, грудных и поясничных позвонков, к 20 годам – крестцовых, к 30 годам – копчиковых позвонков.
Длина позвоночника особенно резко увеличивается в течение первого и второго годов жизни, затем рост позвоночника замедляется и снова ускоряется с 7 до 9 лет (у девочек больше, чем у мальчиков). С 9 до 14 лет прирост длины позвоночника у мальчиков и девочек замедляется в несколько раз, а с 14 до 20 лет еще больше.
У юношей рост позвоночника заканчивается после 20 лет, у девушек он растет до 18 лет, т. е. рост позвоночника у женщин прекращается раньше, чем у мужчин. Средняя длина позвоночника у мужчин составляет 70–73 см, у женщин – 66–69 см. К концу полового созревания рост длины позвоночника почти завершается (приблизительно равна 40 % длины тела).
Подвижность позвоночника зависит от высоты межпозвоночных хрящевых дисков и их упругости, а также от фронтального и сагиттального размера тел позвонков. У взрослого общая высота межпозвоночных дисков равна одной четвертой высоты подвижной части позвоночника. Чем выше межпозвоночные диски, тем больше подвижность позвоночника. Высота дисков в поясничном отделе составляет одну третью высоты тела смежного позвонка, в верхней и нижней части грудного отдела – одну пятую, в средней его части – одну шестую, в шейном отделе – одну четвертую, поэтому в шейном и поясничном отделах позвоночник имеет наибольшую подвижность.
Различают четыре этапа развития эпифизов позвонков: до 8 лет – хрящевой эпифиз; от 9 до 13 лет – обызвествление эпифиза; от 14 до 17 лет – костный эпифиз; после 17 лет – слияние эпифиза с телом позвонка.
С 3 до 15 лет размеры нижних поясничных позвонков увеличиваются больше, чем верхних грудных. Это обусловлено увеличением веса тела, его давлением на нижерасположенные позвонки.
С 3 лет позвонки одинаково растут и в высоту, и в ширину; с 5–7 лет – больше в высоту.
В 6–8 лет образуются центры окостенения в верхней и нижней поверхностях тел позвонков и в концах остистых и поперечных отростков. До 5 лет спинно-мозговой канал развивается особенно быстро. Так как тела позвонков растут быстрее дужек, то емкость канала относительно уменьшается, что соответствует уменьшению относительных размеров спинного мозга.
К 10 годам завершается развитие спинно-мозгового канала, однако структура тела позвонков продолжает развиваться и у детей старшего школьного возраста.
К 25 годам заканчивается окостенение шейных, грудных и поясничных позвонков, к 20 годам – крестцовых, к 30 годам – копчиковых позвонков.
Длина позвоночника особенно резко увеличивается в течение первого и второго годов жизни, затем рост позвоночника замедляется и снова ускоряется с 7 до 9 лет (у девочек больше, чем у мальчиков). С 9 до 14 лет прирост длины позвоночника у мальчиков и девочек замедляется в несколько раз, а с 14 до 20 лет еще больше.
У юношей рост позвоночника заканчивается после 20 лет, у девушек он растет до 18 лет, т. е. рост позвоночника у женщин прекращается раньше, чем у мужчин. Средняя длина позвоночника у мужчин составляет 70–73 см, у женщин – 66–69 см. К концу полового созревания рост длины позвоночника почти завершается (приблизительно равна 40 % длины тела).
Подвижность позвоночника зависит от высоты межпозвоночных хрящевых дисков и их упругости, а также от фронтального и сагиттального размера тел позвонков. У взрослого общая высота межпозвоночных дисков равна одной четвертой высоты подвижной части позвоночника. Чем выше межпозвоночные диски, тем больше подвижность позвоночника. Высота дисков в поясничном отделе составляет одну третью высоты тела смежного позвонка, в верхней и нижней части грудного отдела – одну пятую, в средней его части – одну шестую, в шейном отделе – одну четвертую, поэтому в шейном и поясничном отделах позвоночник имеет наибольшую подвижность.