01. Роль опорно-двигательного аппарата в выполнении физических упражнений (полный урок)

На этом уроке мы узнаем, как кости, мышцы и суставы работают вместе, обеспечивая движение, и как различные упражнения влияют на опорно-двигательный аппарат. Мы также разберём, как развивается опорно-двигательный аппарат и какое влияние оказывает физическая нагрузка на этот процесс. Кроме того, обсудим, как правильно подготовить организм к физической активности, и подчеркнём важность разминки.

Опорно-двигательный аппарат и его функции

Вы когда-нибудь задумывались, что каждый шаг, каждый прыжок и даже простое поднятие руки — это результат слаженной работы сотен элементов нашего тела?

Представьте себе гимнаста на турнике (рис. 1). Когда он выполняет подтягивания, мышцы его плеч, рук и спины напрягаются, чтобы поднять тело вверх.

Суставы в плечах и локтях (рис. 2) работают как шарниры, позволяя рукам сгибаться и разгибаться. Кости обеспечивают прочную основу, а связки и сухожилия помогают стабилизировать движения и предотвращать травмы.

Мы считаем ходьбу простым движением и делаем это не задумываясь. Но достаточно понаблюдать за маленьким ребёнком в возрасте около года (рис. 3), чтобы понять, какое это сложное действие. Оно требует координации огромного количества частей тела, развития мышц спины и ног. Просто по мере взросления мы делаем эти движения так часто, что доводим до автоматизма и не замечаем сложностей.

Опорно-двигательный аппарат состоит из костной системы, её соединений (суставов, связок) и мышечной системы (рис. 4).

Именно благодаря всему этому организм может выполнять различные движения. От простых, таких как ходьба и лёгкий бег, до сложных, таких как акробатические трюки или спортивные упражнения (рис. 5). Понимание работы опорно-двигательного аппарата поможет вам выполнять физические упражнения правильно и безопасно. Это особенно важно для поддержания здоровья и предотвращения травм.

На этом уроке мы узнаем, как кости, мышцы и суставы работают вместе, чтобы обеспечить движение, и как различные упражнения влияют на наш опорно-двигательный аппарат. Для начала разберёмся, что же такое опорно-двигательный аппарат.

Опорно-двигательный аппарат. Из названия всё ясно! Создаёт опору и позволяет двигаться.

Скелет, связки и сухожилия — это пассивная часть нашей опорно-двигательной системы (рис. 6).

Мышцы, двигательные нервные клетки, нейроны — это активная часть опорно-двигательной системы (рис. 7).

Скелет (то есть кости и их соединения) нужен для того, чтобы тело обладало формой, структурой; он защищает внутренние органы от повреждений (рис. 8).

Различают скелет черепа, скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей (рис. 9).

Интересный факт: наш скелет состоит примерно из 206 (двухсот шести) костей. Они играют важнейшую роль в выполнении физических упражнений. И вот почему…

Основная функция костного скелета — это структурная поддержка, то есть образование жёсткого каркаса тела, к которому крепятся мышцы и внутренние органы.

То есть без костей мы не смогли бы поддерживать наше тело в вертикальном положении, бегать или выполнять какие-либо упражнения. Ещё одна функция скелета — это амортизация, то есть уменьшение и смягчение ударов при движении. Также скелет помогает защищать внутренние органы, создавая костные полости (рис. 10). К примеру, рёбра защищают сердце и лёгкие (рис. 10а), кости черепа — мозг и органы чувств (рис. 10б), а позвоночный канал — спинной мозг (рис. 10в).

Благодаря костям мы можем заниматься спортом, не беспокоясь о том, что любой удар или падение причинят вред нашим органам. Кроме того, кости активно участвуют в метаболизме, регулируя уровень минералов в нашем организме. Когда вы занимаетесь спортом, кости отдают кальций и другие минералы в кровь, помогая мышцам сокращаться.

В костном мозге, который находится внутри некоторых костей, производятся кровяные клетки (рис. 11). Они необходимы, например, для транспортировки кислорода к мышцам во время выполнения упражнений. Своевременная транспортировка питательных веществ позволяет дольше оставаться активными и эффективно восстанавливаться после нагрузок.

Говоря про кости, нельзя забывать про суставы. Это сложные структуры, которые соединяют две и более кости. Представьте, что у вас есть только одна кость от бедра до стопы. Попробуйте сделать шаг или сесть, не сгибая ногу в колене. Согласитесь, это очень сложно. Именно коленный сустав (рис. 12) позволяет ноге сгибаться и разгибаться. Он действует как шарнир, который позволяет нам выполнять сложные и вариативные движения.

Можно провести параллель с некоторыми настольными лампами (рис. 13). Они очень удобны и функциональны в использовании именно благодаря наличию шарниров.

В человеческом теле аналогичным образом работают суставы — вспомните плечевой сустав, который позволяет руке двигаться в разных направлениях. Кроме того, суставы (рис. 14) способствуют распределению нагрузки и ударов, которые возникают при движении, и защищают кости от повреждений и изнашивания. Их гладкие, хорошо смазанные поверхности позволяют костям скользить друг относительно друга с минимальным трением, что обеспечивает их долговечность.

В суставах кости между собой соединяют связки (рис. 15). Они обеспечивают стабильность и ограничивают излишнюю подвижность, что предотвращает вывихи и другие травмы. Связки работают как упругие ленты, поддерживающие кости в правильном положении.

Хрящи же покрывают концы костей в суставах, снижая трение и амортизируя удары между костями при движении (рис. 16). Хрящи похожи на гладкие подушечки, которые защищают кости от повреждений и обеспечивают плавные, безболезненные движения суставов.

Но если бы наш опорно-двигательный аппарат состоял только из костей, двигаться мы бы всё равно не смогли. Именно мышцы (рис. 17) приводят в движение наши суставы и кости, позволяя нам ходить, бегать, прыгать и выполнять множество других действий. Без мышц наши кости оставались бы неподвижными.

Как соединить мышцы с костями? Здесь на помощь приходят сухожилия (рис. 18). Именно они обеспечивают связь между мышцами и костями, позволяя нам двигаться и выполнять различные действия. Они, как крепкие канаты, передают механическую нагрузку от мышц к скелету.

Мышцы — это органы, состоящие из мышечной ткани, которые способны сокращаться под влиянием нервных импульсов.

Слово «мышца» происходит от общеславянского «мышь» и переводится на латинский как musculus (отсюда и знакомое нам слово «мускулы»). Это латинское слово было образовано от слова mus (родственное слово в современном английском — mouse), что буквально и означает «мышь» (рис. 19). Движения мышечных волокон под кожей похожи на мышиную беготню, что и привело к такому названию.

В каждую мышцу входит нерв (рис. 20). Нервные окончания достигают отдельных мышечных волокон, передавая им сигнал, который заставляет их сокращаться. Различные группы мышц взаимодействуют под контролем и воздействием центральной нервной системы.

При выполнении любого действия, будь то прыжки, бег, подтягивания или танцы, мышцы работают в слаженном ритме. Мышцы-агонисты выполняют нужное движение, мышцы-антагонисты контролируют обратное положение, а мышцы-синергисты помогают стабилизировать суставы, минимизируя риск травм. Так, когда вы сгибаете руку в локте, бицепс (на передней части плеча) работает как мышца-агонист, активно сокращаясь. В это время трицепс (на задней части плеча), расслабляясь, выступает как антагонист, чтобы позволить сгибание. Когда вы выпрямляете руку, трицепс становится агонистом, а бицепс расслабляется.

При выполнении сложных движений, например при подъёме тяжестей или выполнении танцевальных движений, прямые и косые мышцы живота действуют как синергисты. Они поддерживают корпус, обеспечивая стабилизацию и равновесие. Это позволяет нам поддерживать правильное положение и избегать чрезмерного сгибания или переразгибания. Возьмём для примера ещё одно простое упражнение — приседания. Квадрицепсы (мышцы передней части бедра) активно работают, чтобы опустить тело вниз и поднять обратно, в то время как ягодичные и икроножные мышцы поддерживают движение, обеспечивают дополнительную силу и стабильность.

Всё это время мышцы кора (то есть мышцы живота и спины) активно поддерживают туловище (рис. 21). Они защищают позвоночник и предотвращают нежелательное изгибание или скручивание тела.

Основа мышц — мышечные волокна, основные клетки которых обладают длинной цилиндрической формой и могут сокращаться.

Все мышцы пронизаны сетью кровеносных сосудов (рис. 23), через которые протекает кровь, обеспечивая их необходимыми питательными веществами и кислородом, а также удаляя продукты обмена веществ. Благодаря этому мышцы способны работать продолжительное время, однако постепенно их работоспособность уменьшается и наступает усталость.

Это происходит из-за того, что при интенсивных тренировках, особенно с использованием тяжёлых весов, в мышечных волокнах возникают микроскопические разрывы. Во время восстановления эти разрывы заживают, и мышцы становятся толще и сильнее.

Этот процесс называется гипертрофией (рис. 25) и часто сопровождается болезненностью в мышцах.

Вспомните боль, которая возникает после интенсивной физической нагрузки, особенно если вы выполняли упражнения, к которым не привыкли.

Крепатура — результат микроскопических повреждений мышечных волокон.

Разрывы волокон — нормальная часть процесса, но она приводит к воспалению и болезненности. Крепатура часто проявляется через 24–48 часов после тренировки и может длиться до нескольких дней. Во время тренировки мышцы также могут накапливать молочную кислоту. Молочная кислота (или лактат) — это вещество, которое образуется, когда мышцы работают в условиях нехватки кислорода, особенно при интенсивных физических нагрузках. Это также может вызывать чувство жжения и дискомфорта, но не является основной причиной крепатуры. Как же справиться с крепатурой? Дадим несколько советов.

1. Позвольте мышцам восстановиться. Обеспечьте организму полноценный отдых и дайте ему время между тренировками. Хороший сон (рис. 26) — главный спутник тренировок для укрепления здоровья.

2. Выполняйте разминку и упражнения на растяжку (рис. 27). Они помогут подготовить тело к физической нагрузке и увеличить приток крови к мышцам.

3. Массаж (рис. 28), он расслабит мышцы и улучшит циркуляцию питательных веществ.

4. Пейте достаточное количество воды и ешьте пищу, богатую белками и углеводами, чтобы поддерживать восстановление мышц (рис. 29).

5. Примите тёплую ванну (рис. 30), она расслабит напряжённые мышцы и облегчит боль.

Особого внимания заслуживает сердечная мышца — миокард (рис. 31). Она является уникальным типом мышечной ткани. Миокард постоянно сокращается и расслабляется, обеспечивая кровоснабжение всего организма. Это сокращение происходит автоматически и не требует нашего сознательного участия благодаря особому типу нервных клеток, которые регулируют ритм сердца.

Интересно, что миокард так же, как и другие мышцы, может адаптироваться к увеличенной нагрузке. Например, у профессиональных спортсменов (рис. 32) сердце часто бывает гипертрофировано, то есть увеличено в объёме и толщине стенок. Это позволяет сердцу качать больше крови с каждым ударом, обеспечивая лучшее снабжение кислородом и питательными веществами всего организма.

Итак, подведём итоги. Какие же функции выполняет опорно-двигательная система?

1. Опорная функция. Опорно-двигательный аппарат создаёт структурную основу для всего тела. Кости служат каркасом, к которому прикрепляются мягкие ткани и органы, обеспечивая поддержку и форму тела.

2. Двигательная функция. Система костей и мышц функционирует как серия рычагов и подвижных соединений. Мышцы, сокращаясь, приводят в движение кости. Это позволяет телу передвигаться и выполнять различные действия.

3. Защитная функция. Опорно-двигательный аппарат защищает жизненно важные органы. Череп защищает головной мозг, позвоночник оберегает спинной мозг, грудная клетка охраняет сердце и лёгкие, а тазовые кости служат защитой для органов мочеполовой системы.

4. Минеральный обмен. Кости являются своеобразным депо для важных минеральных солей, таких как кальций, фосфор, железо и медь. Они играют ключевую роль в регуляции минерального состава крови.

5. Кроветворная функция. Костный мозг содержит стволовы́е клетки, которые отвечают за производство клеток крови.

Развитие опорно-двигательной системы. Физические нагрузки

Развитие нашего опорно-двигательного аппарата начинается задолго до первого вздоха — ещё в утробе матери (рис. 33). Эта сложнейшая система проходит через наиболее значительные этапы своего развития в период детства и юности.

Вспомните новорождённого (рис. 34а): его мышцы ещё недостаточно сильны и способны только на кратковременные сокращения (рис. 34б). Однако с каждым днём, с каждым движением они становятся крепче. С возрастом детские движения, кажущиеся сперва случайными и неуклюжими, превращаются в осознанные и согласованные (рис. 34в). Маленький человек начинает ходить, бегать, прыгать, совершенствуя свои умения.

С формированием мышечной памяти развивается и сила.

Их волокна утолщаются и увеличиваются в размерах, позволяя совершать более мощные и продолжительные движения. Это как тренировка атлета (рис. 35), который со временем становится способен на выдающиеся достижения.

Это происходит потому, что мышцы, как и многие другие части нашего тела, нуждаются в регулярных тренировках, чтобы оставаться крепкими и здоровыми.

Атрофия — когда мышцы теряют свою силу.

Атрофия может замедлить скорость, с которой наше тело сжигает калории, и сделать нас менее выносливыми.

Если человек получает травму, например перелом ноги (рис. 37), он может несколько недель не вставать с кровати. В таком случае мышцы не получают достаточно движения, они начинают уменьшаться в размере и терять свою силу.

После того как гипс снимут, потребуется время и упражнения, чтобы восстановить мышцы до их прежнего состояния (рис. 38). Это как миссия восстановления супергероя, который должен вернуть себе свою суперсилу после долгого отдыха!

Часто профессиональные спортсмены переносят операции после травм. Затем для них начинается длительная и интенсивная реабилитация. В первые недели спортсмены придерживаются режима покоя. Затем, в период ранней реабилитации, начинают выполнять лёгкие упражнения для восстановления подвижности. Постепенно они переходят к тренировкам: сначала выполняют менее интенсивные нагрузки, а затем снова возвращают полный тренировочный объём.

Российская гимнастка Ляйса́н Утя́шева (рис. 39) — воплощение стойкости и воли к победе. В 2002 году, на пике карьеры, она перенесла несколько операций. Врачи не верили, что она сможет вернуться в большой спорт. Однако Утяшева не сдалась. Чтобы сохранить форму, она занималась плаванием в бассейне, даже с гипсом, и продолжала растяжку и подготовительные упражнения с гимнастическим инвентарём сидя.

Через два года упорной работы гимнастка вернулась на профессиональную арену, доказав, что сила духа и труд могут преодолеть любые преграды (рис. 40).

Физические упражнения интенсивно способствуют развитию и укреплению мышц, костей, сухожилий и связок (рис. 41.). Каждая тренировка помогает нам стать более здоровыми, обеспечивает надёжную защиту нашему телу, улучшает общее качество жизни.

При выполнении физических упражнений различные части опорно-двигательного аппарата задействуются по-разному. Силовые тренировки с отягощением (рис. 42) (например, жим лёжа, ста́новая тяга, приседания со штангой) помогают укреплению костей, суставов и связок, способствуют формированию мышечной ткани, повышая её плотность. Также являются профилактикой остеопоро́за.

Упражнения на растяжку и баланс улучшают подвижность и укрепляют суставы. Плавание (рис. 43) обеспечивает мягкую нагрузку, снижая риск травм в суставах.

Выполнение упражнений с умеренным весом (рис. 44), таких как приседания, выпады, помогает укрепить связки за счёт повышения их эластичности и прочности.

Подготовка к физической нагрузке. Разминка

При выполнении физических упражнений для опорно-двигательного аппарата важно учитывать следующие рекомендации. 

Можно и нужно:

1. Разминаться перед тренировкой — разминка помогает подготовить суставы и мышцы к нагрузке и снизить риск травм.

2. Использовать правильную технику — правильное выполнение упражнений помогает избежать перегрузки суставов и мышц.

3. Постепенно увеличивать нагрузку — плавное увеличение интенсивности тренировок позволяет адаптировать опорно-двигательный аппарат к нагрузкам.

4. Включать упражнения на гибкость и растяжку — это помогает улучшить подвижность суставов и предотвратить напряжение в мышцах.

5. Обращать внимание на свои ощущения — если вы чувствуете боль или дискомфорт, важно остановиться и проконсультироваться с врачом или тренером.

Чего делать нельзя:

1. Игнорировать боль — выполнение упражнений через боль может привести к травмам.

2. Перегружать суставы и мышцы — чрезмерные нагрузки могут привести к проблемам и нарушению работы суставов.

3. Игнорировать технику выполнения упражнений — неправильное выполнение также может привести к травмам.

4. Выполнять упражнения без учёта состояния здоровья — важно учитывать наличие заболеваний и адаптировать упражнения под свой организм.

5. Пропускать восстановление — недостаточное время на восстановление может негативно сказаться на здоровье опорно-двигательного аппарата.

Наверное, вам не раз говорили про важность разминки. Отдельно проговорим, почему же она является неотъемлемой частью любой тренировочной программы. Есть хорошая аналогия. Перед тем как начать лепить, мы разогреваем пластилин в руках, чтобы он стал более пластичным и легко приобретал нужную форму (рис. 45), так и с нашим телом — ему необходимо разогреться.

Функции разминки:

1. Разминка подготавливает тело к предстоящей нагрузке. Она повышает температуру тела и мышц, что способствует улучшению эластичности тканей. Это, в свою очередь, помогает снизить риск растяжений и других травм, так как мышцы становятся более гибкими и готовыми к нагрузкам.

2. Разминка улучшает кровообращение — во время разминки увеличивается приток крови к мышцам, что обеспечивает их достаточным количеством кислорода и питательных веществ.

3. Снижение риска травм — разминка помогает активизировать суставы и связки, улучшая их подвижность.

4. Психологическая подготовка — разминка помогает настроиться на тренировку, сосредоточиться на предстоящей работе и улучшить концентрацию. Это особенно важно для сложных упражнений, требующих координации и контроля.

5. Обеспечение плавного перехода к интенсивной нагрузке — разминка позволяет организму адаптироваться к более высокой интенсивности упражнений, что помогает избежать резких скачков в частоте сердечных сокращений и дыхания, особенно важного для кардиотренировок.

6. Повышает общую эффективность тренировки — разогретый и подготовленный организм работает более эффективно, что способствует лучшим результатам в тренировке, будь то силовая работа, кардионагрузка или растяжка.

Она помогает подготовить тело и ум к предстоящей физической активности, снижает риск травм и повышает общую продуктивность тренировки (рис. 46).

Соблюдение этих рекомендаций поможет поддерживать здоровье опорно-двигательного аппарата и снизит риск травм.

Различные виды спорта требуют специфической физической подготовки. Они влияют на развитие мышечной массы, но что особенно интересно — на общий внешний вид спортсменов.

Давайте сравним бегуна и тяжелоатлета. Бегуны (рис. 47) обычно имеют стройное и лёгкое телосложение. У них хорошо развиты длинные, тонкие мышцы, что напрямую связано с их целью — достичь максимальной выносливости. Мышцы ног, особенно квадрицепсы, икры и ягодичные мышцы, хорошо развиты, но не так объёмны, как, например, у силовых атлетов.

Бегуны уделяют особое внимание аэробным тренировкам, таким как длительные пробежки, интервальные тренировки, кроссовая подготовка (рис. 48).

Тяжелоатлеты (рис. 49), наоборот, имеют массивное и мускулистое телосложение. Их тела характеризуются высокой мышечной массой, особенно в области ног, спины и плеч. У них хорошо развиты крупные мышцы, которые необходимы для подъёма тяжёлых весов.

Внимание спортсмена уделяется силовым тренировкам с большим весом: это приседания, жимы, тяги и другие упражнения, ориентированные на развитие силы (рис. 50).

Тяжелоатлеты работают над взрывной силой и максимальной нагрузкой, что приводит к значительному увеличению мышечной массы.

Давайте завершим наш урок небольшим интерактивом, чтобы закрепить полученные знания! Я предложу вам несколько утверждений об опорно-двигательном аппарате и его роли в физических упражнениях. Вам нужно определить, истинны они или ложны.

1. Опорно-двигательный аппарат включает только кости и суставы. Верно или неверно?
   (Неверно, так как он также включает мышцы, связки, сухожилия и хрящи.)

2. Силовые тренировки укрепляют только мышцы, а кости остаются неизменными. 
   (Неверно! Силовые тренировки также способствуют укреплению костей.)

3. Наши мышцы работают в одиночку, каждая мышца отвечает за отдельное движение.
   (Неверно! Мышцы работают в группе, создавая комплексные движения.)

Вы справились! Поздравляю!

Сегодня мы с вами узнали о роли опорно-двигательного аппарата в выполнении физических упражнений. Помните, что качественная физическая активность не только развивает наши мышцы, но и защищает нас от травм! Успехов на тренировках!

Полезные ссылки

1. Список рекомендованных учебников

Проверьте себя

1. Перечислите функции опорно-двигательного аппарата.

2. Что происходит с мышцами человека, если он перестаёт вести активный образ жизни?

3. Почему разминка является неотъемлемой частью любой физической тренировки?

Список использованных источников:

Изображения используются согласно лицензии Shutterstock / FOTODOM

Источник: pexels.com

© Екатерина Чеснокова / РИА Новости

© Владимир Вяткин / РИА Новости