Мышечная масса в различные возрастные периоды
Скелетные мышцы обладают такими свойствами, как возбудимость, проводимость и сократимость. Возбуждение и сокращение мышцы вызывается нервными импульсами, поступающими из нервных центров. Нервные импульсы, приходящие в область контакта нерва и мышцы, приводят к выделению медиатора ацетилхолина, вызывающего потенциал действия. Под влиянием потенциала действия происходит высвобождение кальция, запускающего всю систему мышечного сокращения. В присутствии ионов Са под влиянием активного фермента миозина начинается расщепление аденозинтрифосфата (АТФ), являющегося основным источником энергии при мышечном сокращении. При передаче этой энергии на миофибриллы белковые нити начинают перемещаться относительно друг друга, в результате чего изменяется длина миофибрилл — мышцы сокращаются. Мышцы действуют на костные рычаги, приводят их в движение. В каждом движении участвует несколько мышц. Мышцы, действующие в одном направлении, называются синергистами, действующие в разных направлениях — антагонистами.
Человек может длительное время сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К ним относятся: стояние, держание головы в вертикальном положении и др. При статическом усилии мышцы находятся в состоянии напряжения.
При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и скоро утомляются. Но обычно различные группы мышечных волокон при динамической работе сокращаются поочередно, что дает мышце длительное время совершать работу.
Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности.
В человеческом организме насчитывается более 600 поперечнополосатых мышц. Они составляют от 35 до 40% веса взрослого человека, у женщин несколько меньше, чем у мужчин, у новорожденных до 20-22%, у стариков до 30%.
Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работа мышц зависит от их силы. Мышцы тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще.
Сила мышц зависит и от особенностей прикрепления их к костям. Кости вместе с прикрепляющимися к ним мышцами являются своеобразными рычагами, и мышца может развивать тем большую силу, чем дальше от точки опоры рычага и ближе к точке приложения силы тяжести она прикрепляется.
Сила действия мышцы определяется массой того груза, который эта мышца может поднять на определенную высоту при своем максимальном сокращении. Такую силу называют подъемной силой мышцы. Она зависит от количества и толщины ее мышечных волокон. У человека мышечная сила составляет 5-10 кг. на 1 см физиологического поперечника мышцы.
К моменту рождения мышцы практически сформированы. Их количество (более 600) соответствует таковому у взрослого человека.
В раннем детстве мышцы туловища развиваются значительно быстрее мышц верхней и нижней конечности. К году мышцы верхней конечности более развиты, чем мышцы нижней конечности. К 4-5 годам мышцы плеча и предплечья обгоняют в развитии мышцы кисти. Ускорение развития мышц кисти происходит в 6-7 лет, когда ребенок приучается к труду и письму. Развитие мышц — сгибателей начинает опережать развитие мышц -разгибателей. У сгибателей масса больше, чем у разгибателей.
Масса мышц интенсивно нарастает, когда ребенок начинает ходить, и к 2-3 годам составляет примерно 23% массы тела, далее повышается к 8-ми годам до 27%. У подростков 15 лет она составляет 32,6% массы тела. Наиболее быстро масса мышц нарастает в возрасте от 15 до 17-18 лет и составляет 44,2%.
Увеличение мышечной массы достигается как их удлинением, так и увеличением их толщины, в основном за счет диаметра мышечных волокон. К 3-4 годам диаметр мышц возрастает в 2-2,5 раза. С возрастом резко увеличивается количество миофибрилл. К 7 годам по сравнению с новорожденным оно увеличивается в 15-20 раз. В период от 7 до 14 лет рост мышечной ткани происходит как за счет структурных преобразований мышечного волокна, так и в связи со значительным ростом сухожилий.
Увеличение мышечной массы и структурные преобразования (растяжимость, эластичность) мышечных волокон приводят к увеличению с возрастом мышечной силы. В дошкольном возрасте сила мышц незначительна. После 4-5 лет увеличивается сила отдельных мышечных групп. Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подростковом возрасте. У мальчиков прирост силы начинается в 13-14-лет, у девочек — с 10-12 лет. В 13-14 лет проявляются половые различия в мышечной силе, показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков.
В 18 лет рост силы замедляется и к 25-26 годам заканчивается.
Сила мышц, осуществляющих разгибание туловища, достигает максимума в 16 лет. Максимум силы разгибателей и сгибателей верхних и нижних конечностей отмечается в 20-30 лет.
У стариков средняя масса скелетных мышц уменьшается до 25-30% от массы тела.
Расчет величины максимальной силы на 1 кг. веса тела позволяет оценить совершенство нервной регуляции, химизма и строения мышц. Отмечено, что в возрасте от 4-5 до 6-7 лет нарастание максимальной силы почти не сопровождается изменениями ее относительного показателя. Причиной указанного роста являются несовершенство нервной регуляции и функциональная незрелость мотонейронов, не позволяющих эффективно мобилизовать увеличенную к этому возрасту мышечную массу. В дальнейшем в возрасте после 6-7 до 9-11 лет для мышц рост относительной силы становится особенно заметным. В это время наблюдаются быстрые темпы совершенствования нервной регуляции произвольной мышечной деятельности, а также изменения биохимической и гистологической структуры мышц. Это положение подтверждается тем, что в возрастной период от 4до 30 лет мышечная масса возрастает в 8 раз, а сила мышц в 9-14 раз.
Лекция №3 Мышечная система. Строение и функции мышц. Мышечная масса и сила мышц в различные возрастные периоды.
Цель: изучить мышечную систему. Типы мышц, их строение и значение.
Основные понятия: Мышцы обеспечивают передвижение человека, работу отдельных частей его тела и многих внутренних органов (сердца, легких, желудка и др.). Мышцы состоят из мышечной ткани.
Типы мышц, их строение и значение
Мышцы обеспечивают передвижение человека, работу отдельных частей его тела и многих внутренних органов (сердца, легких, желудка и др.). Мышцы состоят из мышечной ткани. Различают гладкие и скелетные мышцы.
К скелетным мышцам относятся поперечно-полосатые мышцы головы, туловища и конечностей. Скелетные мышцы сокращаются быстро. Их работа обеспечивает произвольные движения.
Строение скелетной мышцы. Скелетная мышца состоит из поперечно-полосатых мышечных волокон, собранных в пучки. Снаружи каждый из мышечных пучков и вся мышца в целом покрыты соединительно-тканными оболочками. Мышцы прикрепляются к костям либо непосредственно, либо с помощью сухожилий. Один конец мышцы, головка, прикрепляется к одной кости, второй, хвост, через сустав или суставы – к другой кости так, что при ее сокращении кости приходят в движение
Для нормальной работы мышц необходимы питательные вещества и кислород, поступающие с кровью, так как энергия мышечного сокращения связана с биологическим окислением органических веществ мышечного волокна. Образующиеся при работе мышц продукты распада уносятся кровью. Вот почему ухудшение кровоснабжения нарушает деятельность мышц и нередко вызывает болевые ощущения.
Основные группы скелетных мышц
Мышцы головы (рис. 28). К мышцам головы относятся жевательные и мимические мышцы. Жевательные мышцы приводят в движение нижнюю челюсть, обеспечивают пережевывание пищи и участвуют в формировании звуков речи. Мимические мышцы изменяют выражение лица.
Прикоснитесь к вискам и попробуйте сделать жевательные движения. Вы почувствуете, как под рукой зашевелились височные мышцы, они относятся к жевательным мышцам. Другие жевательные мышцы легко обнаружить, если от угла нижней челюсти продвинуть руку на несколько сантиметров вперед (к подбородку).
Мышцы туловища (рис. 29). Среди мышц туловища различают мышцы груди, спины и живота, а также дыхательные: наружные и внутренние – межреберные, диафрагму.
Мышцы спины обеспечивают движение шеи и позвоночника, способствуют сохранению вертикального положения тела. Мышцы живота принимают участие в образовании брюшного пресса, участвуют в наклонах и поворотах туловища.
Мышцы конечностей. Мышцы рук позволяют человеку выполнять очень сложные и точные движения. Мышцы ног удерживают тело, обеспечивают сохранение его вертикального положения, ходьбу, бег. В движениях тела, даже самых простых, принимают участие десятки мышц.
Скелетные мышцы обеспечивают передвижение человека в пространстве, гладкие – моторику внутренних органов. Скелетные мышцы прикрепляются к костям, образующим суставы, либо непосредственно, либо с помощью сухожилий. Основное свойство мышц.
Среди мышц туловища различают мышцы груди, спины и живота.
Гладкие и скелетные мышцы. Жевательные и мимические мышцы головы. Дыхательные мышцы туловища (межреберные, диафрагма). Сократимость. Сухожилия.
Вопросы для самоконтроля:
Выпишите в левый столбик свойства гладких мышц, в правый – поперечно-полосатых.
Где можно встретить гладкие мышцы, а где поперечно-полосатые?
Каким общим свойством обладают все мышцы и каковы условия их работы?
Лист регистрации изменений
Номера разделов, где произведены изменения
Документ, в котором отражены изменения
Подпись
Расшифровка подписи
Дата введения изменений
Вопросы возрастного развития мышечной силы у учащихся школьного возраста, не занимающихся регулярно спортом, являлись объектом многочисленных исследований.
Работ же, посвященных выявлению возрастной динамики развития мышечной силы у юных спортсменов, сравнительно мало. В последнее десятилетие под нашим руководством был осуществлен ряд исследований, направленных на изучение особенностей развития мышечной силы у представителей различных видов спорта.
У спортсменов в видах спорта скоростно-силового характера (бег на короткие дистанции, прыжки в длину)
Возрастная динамика развития мышечной силы в процессе занятий видами спорта скоростно-силового характера была выявлена на моделях бега на короткие дистанции и прыжка в длину с разбега.
Уровень развития мышечной силы определялся с помощью станового динамометра. На рис. 3 показаны возрастные изменения мышечной силы у сильнейших юных бегунов на короткие дистанции, победителей и призеров всесоюзных юношеских соревнований по легкой атлетике.
Рис. 3. Возрастная динамика развития мышечной силы у юных бегунов на короткие дистанции (по данным становой силы)
Как видно на рисунке, становая сила неуклонно увеличивается с возрастом: в период 13— 18 лет—на 50%, достигая к 17—18 годам показателей, приближающихся к уровню взрослых спортсменов. Особенно интенсивен рост становой силы между 13 и 14 годами и 14 и 15 годами. Между 17 и 18 годами он заметно замедляется.
Мышечная сила у юных бегунов на короткие дистанции значительно превосходит мышечную силу у их сверстников, не занимающихся систематически спортом. Например, становая сила у спринтеров 13 лет составляет в среднем 112 кг, у не занимающихся регулярно спортом того же возраста — 84,6 кг.
В процессе исследований определена возрастная динамика развития силы у юных бегуний на короткие дистанции. Установлено, что с возрастом мышечная сила у них заметно увеличивается. Менее значительны темпы роста в младшем возрасте (с 11 до 14 лет), более значительны — в период 14—17 лет.
У спортсменов в видах спорта с преимущественным проявлением выносливости (спортивное плавание)
Возрастная динамика развития силы мышц в видах спорта, для которых характерно преимущественное проявление выносливости, была выявлена на модели спортивного плавания. Исследования проводились на юных пловцах 9—18 лет, имеющих спортивную квалификацию от юношеского до I спортивного разряда взрослых. Обследовано 732 юных пловца. Становая сила у них возрастает в период 9—18 лет на 222,5%. Особенно бурный рост силы имеет место в 15—17 лет (на 53,3%).
Рис. 4. Возрастная динамика, развития мышечной силы у юных пловцов (по данным становой силы)
Еще более значительно увеличение силы по данным силы кисти руки: в период 9—18 лет — на 312,5%.
С возрастом и по мере повышения спортивной квалификации абсолютная мышечная сила постепенно, но неравномерно возрастает. Наибольшее ее увеличение происходит в 14—15 и 17—18 лет. Полученные данные свидетельствуют о том, что рост абсолютной мышечной силы в наибольшей мере обусловлен естественно-возрастными изменениями, а не повышением спортивной квалификации пловца.
Следовательно, чем старше пловец и выше его квалификация, тем большей абсолютной мышечной силой он обладает. Если сравнить уровень развития мышечной силы у пловцов-спортсменов и у неспортсменов одного и того же возраста, то видно, что абсолютная мышечная сила у пловцов несколько превышает средний уровень ее развития у неспортсменов.
Можно сделать заключение, что для юного пловца необходим не максимальный, а оптимальный уровень развития мышечной силы. Выявленный нами уровень развития абсолютной мышечной силы, видимо, отражает типичные уровни развития этого физического качества у пловцов различных возрастов, что может служить ориентиром для преподавателей и тренеров.
Таким образом, с возрастом у юных пловцов происходит постоянное, хотя и неравномерное, увеличение абсолютной мышечной силы. Периоды ее резкого увеличения в 10, 14, 17 лет сменяются периодами замедленного роста с 11 до 14 лет и после 17 лет, но и в периоды замедленного роста ее увеличение из года в год статистически достоверно. Так, в 13—14 лет (период интенсивного роста абсолютной мышечной силы) мышечная сила возрастает на 11—54%, а в 15—16 лет (период замедленного роста абсолютной мышечной силы) —на 10—34%.
Корреляционный анализ показал, что абсолютная мышечная сила у юных пловцов, измеряемая при помощи специфических и неспецифических тестов, растет равномерно, т. е. различные группы мышц и весь организм пловца развиваются гармонично. Ни возраст, ни квалификация юного пловца не оказывает влияния на коэффициент корреляции.
Сопоставление результатов исследований, осуществленных сектором спортивной медицины ВНИИФК, с нашими данными подтверждает, что уровень развития абсолютной мышечной силы у юных пловцов выше, чем у их сверстников, не занимающихся систематически спортом. Например, становая сила у пловцов 13 лет равна в среднем 96,43 кг, а у учащихся этого возраста, не занимающихся регулярно спортом, — 84,60 кг, у 18-летних соответственно 168,46 и 154,00 кг. Как показали проведенные исследования, становая сила у юных пловцов каждой возрастной группы выше в среднем на 12,5 кг, чем у их сверстников, не занимающихся систематически спортом.
Относительная сила у юных пловцов увеличивается .также под воздействием двух факторов — естественно-возрастных изменений организма и повышения спортивной квалификации. Однако в случае воздействия одного лишь естественного фактора наблюдается в 12—16 лет снижение показателей, в то время как с повышением спортивной квалификации рост относительной силы неравномерно продолжается в возрасте 9—18 лет.
Следовательно, относительная сила у юных пловцов увеличивается в основном в зависимости от уровня квалификации пловца. Можно заключить, что повышение спортивных результатов в плавании сопровождается главным образом ростом относительной, а не абсолютной силы.
У лыжников-гонщиков
Данные о возрастной динамике развития мышечной силы у юных лыжников-гонщиков. В период 11—18 лет становая сила увеличивается почти в 2,5 раза. Между всеми возрастными группами (за исключением периода 16—17 лет) наблюдается достоверное повышение исследуемого показателя. Как свидетельствуют результаты наших исследований, наибольший прирост силы отмечается в старшем школьном возрасте, что согласуется с исследованиями многих авторов (И. А. Арямов, 1950; Р. Е. Мотылянская, 1958; К. Л. Чернов, 1963; Ф. Г. Казарян, 1965).
У баскетболистов
Возрастная динамика развития силы мышц у занимающихся видами спорта, характеризующимися комплексным проявлением физических качеств при различных соотношениях уровней их развития, была выявлена на моделях баскетбола и футбола. Согласно исследованиям, проведенным на юных баскетболистах, с возрастом происходит неравномерное изменение мышечной силы. Период относительно равномерного увеличения силовых показателей (12—14 лет) сменяется периодом скачкообразного их нарастания (14—15 лет). С 15 до 16 лет мышечная сила почти не изменяется; от 16 до 17 лет — незначительно возрастает.
Наибольшие величины суммарной абсолютной силы имеют место у 17-летних баскетболистов, а наибольший ее рост — в 14—15 лет. Периоды увеличения относительной силы сменяются периодами ее снижения. С 12 до 13 лет она возрастает незначительно. От 13 до 14 лет и особенно от 14 до 15 лет наблюдается интенсивный ее рост. Зато на следующем этапе (с 15 до 16 лет) резко уменьшается суммарная величина относительной силы, и она вновь незначительно возрастает от 16 до 17 лет. Наибольшие величины суммарной относительной силы имеют место у 15-летних баскетболистов, наименьшие — у 12-летних. У подростков и юношей, занимающихся баскетболом, темпы роста суммарных величин абсолютной силы более значительны, чем темпы роста суммарных величин относительной силы. Так, за период 12—17 лет абсолютная сила увеличивается на 99,13%, а относительная — только на 17,4%.
Сопоставление полученных нами данных с результатами исследования Ф. Г. Казаряна (1965) показало, что подростки и юноши, специализирующиеся в баскетболе, отстают в развитии силы мышц туловища и имеют лучшие показатели развития мышечных групп плечевого пояса и ног. Это свидетельствует о том, что занятия баскетболом оказывают наибольшее воздействие на формирование силы мышц плечевого пояса и ног. Недостаточное же развитие мышц туловища демонстрирует слабую общую физическую подготовленность.
У футболистов
Рассмотрим возрастные особенности изменения мышечной силы у юных футболистов. На протяжении всего школьного возраста происходит поступательный рост абсолютной мышечной силы.
Наряду с ее увеличением повышается с возрастом уровень развития относительной силы.
В процессе систематических занятий футболом развитие силы различных групп мышц при сгибательных и разгибательных движениях характеризуется некоторыми особенностями. Темпы роста как абсолютной, так и относительной силы при этих движениях различны в разных возрастных группах. Прирост суммарной абсолютной и относительной силы при разгибательных движениях превалирует над приростом этого показателя при сгибательных движениях, что согласуется с данными других авторов (Ф. Г. Казарян, 1965, и др.).
Увеличение силы каждой отдельной группы мышц в период 12—18 лет происходит также неравномерно. Мышцы, принимающие менее активное участие в двигательных действиях футболистов, развиваются слабее. Максимальной величиной прироста характеризуется развитие силы мышц стопы (в 2,5 раза). Если возраст 12 лет принять за исходный (как период начала систематических занятий футболом под руководством тренера), а суммарный показатель абсолютной и относительной силы при сгибательных и разгибательных движениях футболистов этого возраста за 100%, то, как видно по результатам исследований, абсолютная и относительная сила в период 12—18 лет непрерывно увеличивается. Однако это увеличение происходит неравномерно.
Ежегодный прирост абсолютной мышечной силы с момента начала систематических занятий футболом до 14 лет составляет 21%, в то время как прирост относительной мышечной силы — всего 2,5—3%. Такое расхождение объясняется анатомо-физиологическими особенностями развития организма подростка на данном возрастном этапе и тенденцией к увеличению росто-весовых показателей.
С 14 до 16 лет темпы прироста мышечной силы снижаются: абсолютной силы—в среднем на 12—13%, относительной— на 1—3%. С 16 лет мышечная сила снова бурно растет, причем прирост абсолютной мышечной силы превалирует над приростом относительной.
У представителей различных видов спорта
Сопоставим данные об уровне развития мышечной силы у представителей различных видов спорта (рис. 5). Анализ этих данных показывает, что среднегодовое повышение показателей становой силы у легкоатлетов составляет 12,8 кг, у баскетболистов — 9,6 кг, футболистов — 12,3 кг, пловцов — 12,9 кг, гимнастов — 15,4 кг.
Более высокий уровень развития мышечной силы был обнаружен нами у легкоатлетов 14-летнего возраста и пловцов того же возраста. Баскетболисты, футболисты и гимнасты уступали им в силовом развитии.
В 15-летнем возрасте по-прежнему на первых местах были легкоатлеты и пловцы. Последующие места занимали гимнасты, баскетболисты и футболисты.
Рис. 5. Уровень развития мышечной силы у представителей различных видов спорта (по данным становой силы, кг)
Условные обозначения: толстая линия — легкоатлеты, тонкая линия — пловцы, прерывистая — баскетболисты, точечная — футболисты, штрих-пунктирная — гимнасты.
Сравнение данных, полученных в ходе наших исследований, с результатами исследований других авторов подтверждает, что с возрастом у юных спортсменов, как и у их сверстников, не занимающихся систематически спортом, происходит поступательный рост мышечной силы. Это обусловлено тем, что с возрастом совершенствуется нервная регуляция мышечной деятельности, изменяются биохимический состав и гистологическая структура мышц, лежащие в основе развития и проявления силы (Н. Н. Леонтьева, 1951, 1954; И. А. Аршавский, 1956).
Возрастные изменения строения и функций скелетной мускулатуры связаны с развитием нервной системы и скелета. Важнейшая роль в развитии нервной системы, особенно двигательного анализатора, принадлежит функции скелетных мышц, обусловливающей деятельность организма в соответствии с воздействием на него внешней среды (С. И. Гальперин, 1955). К 14—15 годам мышцы по своим функциональным свойствам уже мало отличаются от мышц взрослого человека (Н. Н. Леонтьева, 1954).
Развитие мышечной силы в онтогенезе подвержено изменениям, которые протекают неодинаково для разных возрастных групп. Наибольший прирост силовых показателей мышечных групп имеет место в период от 13 до 15 лет. Наши данные согласуются с результатами исследовании А. В. Коробкова (1958), Ф. Г. Казаряна (1965), которые показали, что этот возраст является одним из периодов наиболее интенсивного роста мышечной силы у юных спортсменов и у неспортсменов. По-видимому, это объясняется влиянием пубертатного периода, характеризующегося бурным ростом всех показателей жизнедеятельности человека, в том числе и мышечной силы.
В период же с 15 до 17 лет показатели абсолютной мышечной силы изменяются в меньшей степени по сравнению с предшествующим периодом, а относительная сила (по показателям развития ряда мышечных групп) даже снижается. Следует отметить, что А. В. Коробков (1958) наблюдал у подростков 13—14 лет более значительные величины относительной мышечной силы по сравнению с испытуемыми 20—30 лет.
Таким образом, возрастные изменения в развитии мышечной силы во многом обусловлены степенью двигательной активности учащихся и влиянием пубертатного периода, изменениями морфологических и физиологических возможностей организма. Поэтому в процессе воспитания силы необходимо исходить из возрастных особенностей организма, специфики избранного вида спорта, уделять особое внимание развитию силы отстающих мышечных групп. Важно не снижать нагрузку в тот возрастной период, когда происходит преимущественное увеличение мышечной силы.
Максимальная мышечная сила лишь к 16—20 годам достигает уровня, свойственного взрослому человеку. Этому способствует не только заметный скачок в увеличении массы тела в данном возрастном периоде. Основное значение имеют повышение скорости сокращения мышц, возрастающая способность к длительным статическим напряжениям, улучшение координации движений, обеспечивающих быструю мобилизацию наибольшего числа функциональных моторных единиц в мышцах-синергистах и торможение деятельности мышц-антагонистов.
Филин В. П. Воспитание физических качеств у юных спортсменов. — М.: Физкультура и спорт, 1974. С. 57-66.