Что такое движение биология 5 класс кратко

Движение (биология)

Для некоторых животных (например, гидроидных полипов) и многих растений характерны ростовые движения.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Псевдопо́дии, или ложноно́жки, — цитоплазматические выросты у одноклеточных организмов и некоторых видов клеток многоклеточных. Используются клетками для передвижения (амёбоидное движение) и ловли крупных частиц (например, пищи или материала для строительства раковины). В зависимости от особенностей строения (например, организации цитоскелета) псевдоподии разделяют на лобоподии, филоподии, аксоподии и ретикулоподии.

Гетерогамия (от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и γάμος — «брак»), анизогамия (от др.-греч. ἄνισος — «неравный» и γάμος) — форма полового процесса, при котором сливаются две морфологически разные (по форме) гаметы. При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские и обладают разным типом спаривания. У многих организмов различается меньшая по размеру микрогамета, которая считается мужской, и большая, менее активно двигающаяся — женская. Характерна для различных зелёных водорослей, мхов.

Зооспо́ра (др.-греч. ζῷον — животное и σπορά — посев, семя), или зоогони́дий, или бродя́жка — стадия жизненного цикла многих водорослей и некоторых низших грибов. Представляют собой жгутиконосцев, перемещающихся в жидкой среде с помощью биения одного или нескольких жгутиков. Многие водоросли на этой стадии обладают хроматофором, стигмой и сократительными вакуолями. Зооспоры некоторых желто-зелёных водорослей обладают многочисленными ядрами и несколькими парами жгутиков (синзооспоры).

Источник

Движение (биология)

Движение (в биологии) — одно из проявлений жизнедеятельности, обеспечивающее организму возможность активного взаимодействия со средой, в частности, перемещение с места на место, захват пищи и т. п. [1]

Движение — результат взаимодействия внешних по отношению к организму сил (вниз — сила тяжести, назад — сопротивление среды) и собственных сил (обычно вперёд или вверх — напряжение мышц, сокращение миофибрилл, движение протоплазмы).

Для некоторых животных (например, гидроидных полипов) и многих растений характерны ростовые движения.

Содержание

Формы клеточной подвижности

Кроме этих основных форм, существуют и другие, слабее изученные (скользящее движение грегарин, миксобактерий и нитчатых цианобактерий, сокращение спазмонем сувоек и др.).

Двигательный аппарат и органы локомоции многоклеточных животных

Органы могут использоваться организмами, имеющие свободу движения. При отсутствии таковой (у прикреплённых водных животные — губки, кораллы и др., ведущих неподвижный образ жизни), используют реснички и жгутики для того, чтобы приводить в движение окружающую их среду, доставляющую им пищу и кислород.

Целенаправленные движения возможны лишь при согласованной работе значительного числа мышц или ресничек, координация которых, как правило, осуществляется нервной системой.

Классификация

По путям перемещения (движения)

По активности

Пассивное

В воде и воздухе движения может быть и пассивным:

Активное

Эволюция

В ходе эволюции типы движения животных усложнялись. Возникновение жёсткого скелета и поперечнополосатой мускулатуры было одним из важных этапов эволюции. В результате усложнилось строение нервной системы, появилось разнообразие движений, расширились жизненные возможности организмов.

Движения человека

Являются наиболее важным способом его взаимодействия с окружающей средой и активного воздействия на неё.

Отличаются большим разнообразием:

«…все внешние проявления мозговой деятельности действительно могут быть сведены на мышечное движение» И. М. Сеченов [2]

Изучение

Можно выделить два направления в изучении движения животных и человека:

Мышцы, осуществляющие движение, рефлекторно управляются импульсами из центральной нервной системы.

Основные локомоторные движения, будучи унаследованными (безусловно рефлекторными), развиваются в ходе индивидуального развития и вследствие постоянных упражнений. Овладение новыми движениями — сложный процесс формирования новых условнорефлекторных связей и их упрочения. При многократных повторениях произвольные движения выполняются согласованнее, экономичнее и постепенно автоматизируются. Важнейшая роль в регуляции движения принадлежит сигналам, поступающим в нервную систему от расположенных в мышцах, сухожилиях и суставах проприорецепторов, сообщающих о направлении, величине и скорости совершающегося движения, активирующих рефлекторные дуги в разных частях нервной системы, взаимодействие которых и обеспечивает координацию движения.

Движения у растений

Пассивные (гигроскопические)

Связаны с изменением содержания воды в коллоидах, составляющих оболочку клетки.

Играют большую роль для цветковых растений при распространение семян и плодов.

Активные

В основе активных движений — явления раздражимости и сократимости белков цитоплазмы растений, а также ростовые процессы. Воспринимая влияния окружающей среды, растения реагируют на них усилением интенсивности обмена, ускорением движения цитоплазмы, ростовыми и др. движениями. Воспринятое растением раздражение передаётся по цитоплазматическим тяжам — плазмодесмам, а затем уже происходит ответ растения как целого на раздражение. Слабое раздражение вызывает усиление, сильное — угнетение физиологических процессов в растении.

Медленные (ростовые)

Быстрые (сократительные)

Часто называют тургорными, являются результат взаимодействия аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) с сократительными белками. Т. о., механизм сократительных движений растений почти тот же, что и при сокращении мышц человека, движения слизевика или зооспоры водоросли.

К активным сократительным движениям относятся перемещения в пространстве некоторых низших организмов — таксисы, вызываемые, как и тропизмы, односторонним раздражением. К таксисам способны снабженные жгутиками бактерии, некоторые водоросли, антерозоиды мхов и папоротников. Многие водоросли (хламидомонады) обнаруживают положительный фототаксис, антерозоиды мхов собираются в капилляры, содержащие слабый раствор сахарозы, а папоротников — раствор яблочной кислоты (хемотаксис).

К сократительным движениям, связанным, вероятно, с сокращениями белкового вещества цитоплазмы, относятся и сейсмонастии. Близко к сейсмонастиям стоят автономные движения. Так, у семафорного инд. растения Desmodium gyrans сложный лист состоит из большой пластинки и двух меньших боковых пластинок, которые то опускаются, то поднимаются, как семафор. При неблагоприятных условиях (темнота) эти движения прекращаются. У биофитума (Biophytum sensitivum) при сильном раздражении листочки складываются, как у мимозы, совершая ряд ритмических сокращений. При этом, по-видимому, происходит распад АТФ и быстрое её восстановление, что и вызывает непрерывные движения листьев под влиянием раздражителей. Листочки кислицы складываются под влиянием сильного света, темноты, повышенной температуры. К вечеру листочки кислицы складываются, а уже ночью происходит их раскрывание, видимо, после того, как восстановится связь АТФ с сократительными белками. У растений, способных к никтинастическим (Acacia dealbata), сейсмонастическим (Mimosa pudica), а также к автономным Движения (биол.) (Desmodium gyrans), имеется высокая активность АТФ. У растений, не способных к движению, она незначительна (Desmodium canadensis). Наибольшим содержанием АТФ отличаются те ткани растений, которые связаны с движением. Прежде господствовало мнение, что движения листьев мимозы связано с потерей тургора и выходом воды в межклетники в сочленениях листа. В. А. Энгельгардт предполагает участие АТФ в осмотических явлениях, связанных с движением листьев мимозы, и дегидратацией её клеток в сочленениях.

Вызываются односторонним действием раздражителей (по направлению к раздражителю или от него): света (фототаксис), химических веществ (хемотаксис) и др.

Эволюция

Эволюция растений шла в направлении потери ими способности к локомоторному движению. В вегетативном состоянии подвижны лишь бактерии, некоторые водоросли и миксомицеты: у остальных водорослей и низших грибов Локомоторные движения присущи лишь зооспорам и сперматозоидам, у высших растений (мхи, плауны, хвощи, папоротники, саговники и гинкго) — только сперматозоидам.

Источник

Презентация по биологии: «Движение живых организмов»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Какое свойство живых организмов выполняется? действие животное Бегают Прыгают Летают Ходят Ползают Птица Лошадь Медведь Кенгуру Змея

Движение живых организмов

Движение живых организмов Мир живой природы находится в непрестанном движении. Двигаются стада или стаи животных, отдельные организмы, двигаются бактерии и простейшие в капле воды. Растения поворачивают свои листья к солнцу, все живое растет. Способы движения за миллиарды прошли долгий путь эволюции.

Движение одноклеточных организмов с помощью жгутиков С помощью жгутиков передвигаются многие бактерии, одноклеточные водоросли и простейшие животные. Жгутики похожи на тонкие нити. Они вращаются со скоростью 50 оборотов в минуту. Их может быть от одного до нескольких тысяч. Жгутики движутся, как правило, волнообразно.

Движение одноклеточных организмов с помощью ресничек Инфузории перемещаются в пространстве с помощью ресничек. У инфузорий их число превышает 10 тысяч. Они более чем в 10 раз короче жгутиков, их движения не беспорядочные, а волнообразые, похожи на колебания маятника.

Движение растений У растений некоторые движения возникают в ответ на действия факторов внешней среды. Так, главный корень растет под действием силы земного притяжения вертикально вниз, а главный стебель под влиянием света – вверх. У листьев хорошо выражены движения на свет: листовая пластинка, особенно в условиях затенения, располагается перпендикулярно солнечным лучам.

Движение животных Большинство многоклеточных животных активно передвигаются в пространстве. Разнообразные способы движения служат для поиска пищи, спасения от хищников. Именно поэтому у них в процессе исторического развития выработалась сложная опорно – двигательная система. Основа такой системы – скелет.

Гидростатический ( у моллюсков и круглых червей ) Наружный ( у ракообразных и насекомых) Внутренний ( у позвоночных ) Типы скелета животных

Плавники ( у рыб ) Ластообразные конечности ( у морских котиков и моржей ) Роющие передние конечности ( у медведки и крота ) Двигательные конечности ( у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих ) Разнообразные конечности животных

Спасибо за внимание!

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Номер материала: ДБ-490956

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Российские юниоры завоевали 6 медалей на Международной научной олимпиаде

Время чтения: 2 минуты

АСИ организует конкурс лучших управленческих практик в сфере детского образования

Время чтения: 2 минуты

Большинство родителей в России удовлетворены качеством образования в детсадах

Время чтения: 2 минуты

Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате

Время чтения: 1 минута

В Минпросвещения рассказали о формате обучения школьников после праздников

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Конспект урока по биологии для 5 класса на тему: «Движение организмов»

Конспект урока по биологии для 5 класса на тему: «Движение организмов»

Цель: дать представление о понятиях по теме урока.

Задачи: познакомить с навыками и умениями по теме урока и научить пользоваться ими.

1. Орг. момент. Психологический настрой.

Мы пришли сюда учиться

Не лениться, а трудиться,

Учитель: Сегодня на уроке мы совершим увлекательное путешествие в мир природы! И вам понадобятся внимание, наблюдательность и сообразительность..

2. Проверка готовности к уроку (Презентация)

3. Самоопределение темы урока. Целеполагание.

-Рассмотрите предметы, изображённые на доске. Можно ли их отнести к тому, что нас окружает на Земле?

-На какие группы можно распределить все эти объекты?

-По каким признакам вы распределили окружающие нас объекты на группы?

— Как вы думаете, какая тема урока? Задачи урока?

У пилота Боря друг

Красит краской все вокруг.

На окне рисует дождик,

4. Сообщение темы, задач урока. (Презентация)

1. Единство химического состава.

Все живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и тела неживой природы, но соотношения содержания элементов в живых и неживых объектах отличаются. Более 90 % химического состава организмов приходится на органогенные элементы (С, O, N, H) образующие сложные органические вещества.

Этот факт свидетельствует о единстве и связи живой и неживой материи.

2. Клеточное строение (Единство структурной организации)

Все существующие на Земле организмы (кроме вирусов) состоят из клеток.

3. Обмен веществ (Открытость живых систем)

Все живые организмы представляют собой «открытые системы».

Открытость системы — обязательное постоянное поступление энергии из окружающей среды и выделение продуктов жизнедеятельности.

Обмен веществ — совокупность биохимических процессов, происходящих в биологических системах.

В живых организмах одновременно происходят процессы двух типов: ассимиляция, т. е. образование сложных органических веществ, и диссимиляция, т. е. распад органических веществ, протекающий с выделением энергии. Благодаря обмену веществ в организме поддерживается постоянство состава внутренней среды независимо от условий в окружающем мире.

4. Самовоспроизведение (Репродукция)

Это способность живых систем воспроизводить себе подобных. Размножение является одним из главных признаков живых организмов. Основой размножения является процесс самоудвоения молекул ДНК, определяющий возможность дальнейшего деления клеток.

5. Саморегуляция (Гомеостаз)

Это поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. Стойкое нарушение гомеостаза ведёт к гибели организма.

Развитие живого представлено индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и историческим развитием живой природы (филогенезом).

Каждый живой организм способен изменять свою жизнедеятельность в ответ на действие разных раздражителей. Примерами могут служить рефлексы у животных, а также двигательные реакции у растений: тропизмы, таксисы и настии.

8. Наследственность и изменчивость

Эти свойства живых организмов представляют собой факторы эволюции, так как благодаря им возникает материал для отбора.

9. Способность к адаптациям

Проявляется в том, что в результате действия естественного отбора живые организмы приспосабливаются к условиям среды, у них появляются адаптации. Организмы, не обладающие необходимыми приспособлениями, вымирают.

10. Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность)

Эти особенности присущи как структуре, так и функциям. Любой организм — это целостная система, которая в то же время состоит из дискретных единиц — клеточных структур, клеток, тканей, органов, систем органов. Органический мир целостен, поскольку все организмы и происходящие в нём процессы взаимосвязаны. В то же время он дискретен, так как складывается из отдельных организмов.

5. Восприятие и усвоение учащимися нового учебного материала.

Работа по учебнику.

Рассмотреть рисунок в учебнике, ответить на вопросы.

Мы на цыпочки привстали,

Ручки кверху мы подняли,

Мы вздохнули, потянулись

И друг другу улыбнулись.

Выдохнули, руки вниз,

Повторим теперь на «бис»!

6. Обсуждение алгоритма работы.

Все этапы работы и результат показаны на слайдах презентации.

7. Самостоятельная творческая работа. (тренировочные упражнения)

8. Презентация работ. Показ и анализ готовых работ.

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник

ДВИЖЕНИЯ (в биологии)

ДВИЖЕНИЯ (в биологии) — одно из проявлений жизнедеятельности, обеспечивающее возможность активного взаимодействия составных частей организма и целого организма с окружающей средой.

Д. представлены в различных формах взаимодействия организма с окружающей средой, взаимосвязанными процессами, протекающими во внутренней среде на клеточном, тканевом, органном и системном уровнях.

Так, гладкая мускулатура обеспечивает тонус и волнообразные сокращения кровеносных сосудов, желудка, кишечника, матки и др. Д. жидкостей в организме (транспорт крови и лимфы по сосудам, передвижение межтканевой жидкости) обеспечивает процессы пищеварения и всасывания, оптимальный уровень обмена веществ.

Деятельность всех этих механизмов направлена на сохранение гомеостаза внутренней среды организма (см. Гомеостаз) и устойчивости при развертывании процессов, протекающих в органах и системах.

Возникновение физиологии Д. как раздела общей физиологии, изучающего механизмы деятельности скелетных мышц, в результате к-рой производятся Д., связано с появлением в 19 в. различных способов ее регистрации с помощью датчиков (см.) и фотографии [Э. Марей, Майбридж (Е. Muybridge)]. Началом физиол, исследования Д. человека является обстоятельное изучение ходьбы, проведенное Э. Вебером и В. Вебером (W. Weber). На развитие физиологии Д. значительное влияние оказало открытие эффекта электрического раздражения различных участков коры полушарий большого мозга [Фрич и Хитциг (G. Fritsch, E. Hitzig)], возможности осуществления Д. животными, лишенными полушарий. Большее значение имело выявление постуральных рефлексов Ч. Шеррингтоном, изучение рефлекторных механизмов регуляции позы и равновесия, проведенных Р. Магнусом. Серьезное влияние на понимание физиологии Д. оказали представления Н.А.Бернштейна о координации Д. и работы Р. Гранита о центральной регуляции проприоцептивных аппаратов.

Д., характерные для большинства животных и человека, представляют собой результат сокращения скелетных мышц, обеспечивающих поддержание позы (см.), перемещение звеньев или всего тела в пространстве. Функция зрения, мимика, речь обеспечиваются специфическими формами Д. При классификации Д. учитывают характер достигаемой позиции частей тела (напр., сгибание, разгибание и др.), функциональные значения Д. (напр., ориентировочные, защитные и др.) или их механические свойства (напр., вращательные, баллистические и др.).

В современной физиологии большое значение стали придавать фактору активности в поведении не только человека, но и животных. У человека Д. контролируются непрерывно всей деятельностью мозга, направленной на выполнение той или иной задачи и моделируемой в последовательных мышечных сокращениях. Эту форму активности называют произвольными, или сознательными, Д., а согласованную деятельность различных мышечных групп при осуществлении мышечного навыка — координацией Д. Координация движений имеет важное значение для проявления ловкости, силы, быстроты и выносливости человека и их взаимосвязи.

Двигательные реакции бывают простыми —- безусловнорефлекторные реакции на болевой, световой, температурный и другие раздражители и сложными — серия последовательных движений, направленных на решение определенной двигательной задачи (см. Двигательные реакции). Примером последних могут быть локомоций, т. е. движения скелетно-мышечной системы, обеспечивающей передвижение человека в пространстве (напр., бег, ходьба и др.).

Процесс формирования и регуляции двигательных реакций связан как с периферическими, так и с центральными физиологическими механизмами.

В спинном мозге (см.) имеются нейронные ансамбли, состоящие из двигательных единиц — мотонейронов, активация которых вызывает ряд относительно простых рефлексов: сгибательный, чесательный и др. На уровне спинного мозга обеспечиваются и реципрокные (ответные) взаимоотношения мышц-антагонистов. Согласованная функция мотонейронов достигается как за счет рефлекторной афферентной регуляции, так и собственными механизмами спинного мозга (пресинаптического торможения, возвратного торможения и т. д.).

В стволе головного мозга имеются четко дифференцированные образования: олива, красное ядро, черная субстанция, вестибулярные ядра, играющие важную роль в регуляции мышечного тонуса, позы и организации Д. (см. Двигательные центры, пути).

Ретикулярная формация ствола головного мозга может осуществлять как диффузное активирующее и тормозное влияние, так и дифференцированный контроль за моторной деятельностью. Эти влияния по восходящим и нисходящим путям ретикулярной формации (см.) поступают как в двигательную область коры больших полушарий, так и в двигательные центры спинного мозга.

Промежуточный мозг (см.) играет важную роль в регуляции сложных двигательных актов. При удалении таламуса (см.) двигательная активность животного становится примитивной. Гипоталамус (см.) участвует в вегетативном обеспечении многочисленных соматических функций, в т. ч. и Д.

Факты, показывающие глубокую и динамичную взаимосвязь функции скелетно-мышечного аппарата со всей системой вегетативных процессов, позволили сформулировать представления о фазах метаболизма в развивающихся организмах животного и человека, что раскрывает особую роль мышечных движений в их формировании.

Базальные ядра (см.) являются высшим надсегментарным аппаратом мозгового ствола, участвующим в регуляции Д. Они обеспечивают регуляцию двигательных актов с участием различных мышечных групп.

Одна из важнейших функций мозжечка (см.) связана с обеспечением точности движений, согласованности быстрых (фазических) и медленных (тонических) компонентов двигательных актов. Мозжечок вместе с симпатической нервной системой (см. Вегетативная нервная система) оказывает трофическое влияние на скелетные мышцы, повышая их работоспособность.

В коре больших полушарий зоны двигательного и тактильного анализаторов размещаются в прецентральной и постцентральной областях (соматосенсорная кора). Двигательная и чувствительная зоны коры больших полушарий имеют соматотопическую организацию; каждой мышечной группе соответствует определенный участок этих зон коры. Подобная взаимосвязь позволяет точно выполнять Д., соотнося их с параметрами действующих на организм факторов окружающей среды. Двигательная и чувствительная зоны коры образуют единую систему, посредством к-рой организуется работа нижележащих нервных центров и осуществляется регуляция двигательной активности человека и животного. Управление Д. схематически можно себе представить следующим образом. Задачи и цель двигательного действия формируются мышлением, что определяет направленность внимания и усилий человека. Мышление и эмоции аккумулируют и направляют эти усилия. Механизмы высшей нервной деятельности (см.) формируют взаимодействие психофизиол, механизмов управления Д. на различных нейрогуморальных уровнях. Физиол, системы на основе взаимодействия эфферентных и афферентных связей обеспечивают развертывание и коррекцию двигательной активности и восстановления. Всеобъемлющую роль в развертывании всех процессов, связанных с осуществлением Д., играет внутренняя среда организма (см.). Информация о результатах действия обеспечивает коррекцию и эффективность Д.

В зависимости от характера Д. физиол, механизмы связаны с произвольной регуляцией Д. или автономны.

Управление Д. скелетных мышц при осуществлении двигательных актов осуществляется на основе взаимодействия различных отделов ц. н. с. (спинальный, бульбарный, среднемозговой уровни, мозжечок). При этом ведущую роль играет кора больших полушарий, особенно при совершении сложных Д. человека, на основе механизмов условнорефлекторных связей и при взаимодействии первой и второй сигнальных систем (см.).

Большую роль при образовании и осуществлении двигательного навыка играют анализаторы (см.). Проприоцептивные анализатор обеспечивает динамику и взаимосвязь мышечных сокращений. Он участвует в пространственной и временной организации двигательного акта (см. Проприоцепторы). Вестибулярный анализатор (см.) взаимодействует с двигательным при формировании и осуществлении двигательного навыка, при изменении положения тела в пространстве. Слуховой анализатор (см.) обеспечивает ритмическую организацию мышечных сокращений, а зрительный анализатор (см.)— пространственную динамику мышечной активности. Все типы Д., свойственные живому организму и определяющие его жизнедеятельность, протекают в единстве и борьбе противоположных процессов расходования и восстановления биоэнергетических и структурных потенциалов организма. И. П. Павлов впервые указал, что процесс торможения способствует восстановлению истраченного раздражимого вещества.

В живых организмах процесс восстановления связан в подавляющем большинстве случаев с механизмами саморегуляции на системном, органном, тканевом и клеточном уровнях (см. Саморегуляция физиологических функций). Расход является естественным стимулятором восстановления и, следовательно, функциональная перегрузка — важным средством управления процессами восстановления.

Различают несколько видов восстановления: периодическое, связанное с биоритмами в организме человека и животного; при этом взаимодействие эндогенных и экзогенных ритмов (смена дня и ночи, времена года и др.) оказывает на этот процесс глубокое влияние (см. Биологические ритмы); предрабочее, возникающее по механизму условного рефлекса во время предстартового состояния и характеризующее «готовность к действию», по Бейнбриджу (F. A. Bainbridge), или «предупреждающую готовность», по А. А. Ухтомскому; текущее — протекает во время работы за счет регуляторных координационных процессов и адаптационнотрофических влияний ц. н. с.; послерабочее, связанное с развитием тормозных процессов в ц. н. с. и устранением возникших во время работы изменений в химизме внутренней среды организма; в ходе послерабочего восстановления формируется конструктивный период, в течение к-рого происходит накопление структурных и биоэнергетических ресурсов — так наз. сверх-восстановление.

Характеристика устойчивости и надежности Д. при разной степени функциональной активности организма, а также приспособительных и компенсаторных систем является важной основой жизни организма как целого.

Надежность определяется рядом особенностей в структурно-функциональной иерархии систем регуляции Д. на всех уровнях.

Различные компенсаторные процессы (см.) являются важной основой устойчивости и надежности всей системы Д. в организме человека и животного. К ним относятся различные регенеративные процессы, введение в строй тканевых единиц, не функционировавших ранее, активизация функции одного из парных органов, внутрисистемная компенсация функции. Широко развита также и межсистемная компенсация двигательных и вегетативных функций, что особенно проявляется при длительной и интенсивной умственной и физической работе.

Компенсация сопровождается следующей последовательностью процессов: сигнализация о наличии дефекта, развитие компенсации при непрерывной обратной афферентации, мобилизация и улучшение компенсаторных механизмов, относительная устойчивость возникающих компенсаторных приспособлений.

Функциональная активность при выполнении физ. упражнений и других видов Д. вызывает специфические и неспецифические психофизиол. реакции. Специфические психофизиол, реакции характеризуются улучшением функции, устойчивости и надежности всех физиол, систем в упражнениях, данного вида, а также при утомлении и др. При этом может быть достигнуто совершенствование организма в процессе его онтогенеза (см.), а также оптимизация баланса расхода и восстановления биоэнергетических и структурных резервов при движениях различной интенсивности и при разных условиях.

Неспецифические психофизиол, реакции обеспечивают повышение устойчивости организма человека и животного к действию неблагоприятных факторов (ионизирующая радиация, токсические вещества, гипертермия, гипоксия, инфекции, различные патол, процессы и др.). Двигательная активность способствует адаптации организма человека к изменениям окружающей среды (климата, временных поясов, условий производства и т. д.).

Различные виды Д. характеризуются динамикой физиологических процессов, которая при их оптимизации обеспечивает наилучшее сохранение жизнедеятельности организма. Чрезмерная мобилизация функциональной активности, не обеспечиваемая необходимым уровнем координации и активности восстановительных процессов в ходе работы и в течение длительного времени после ее окончания, характеризуется как гипердинамия. Это состояние возникает при чрезмерном занятии спортом или тяжелым физ. трудом, при длительных эмоциональных стрессах и т. п. Гипердинамия развивается в результате неадекватной для функционального состояния организма мобилизации функций нервно-мышечной, сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем и может сопровождаться рядом болезненных симптомов.

Другим полюсом двигательной активности является гиподинамия (см.). Это состояние характеризуется снижением деятельности всех органов, систем и расстройством их взаимосвязей в организме. Глубоким изменениям подвергаются различные стороны обмена веществ, снижается надежность и устойчивость организма человека и животного при значительных функциональных нагрузках и действии неблагоприятных факторов окружающей среды.

В целом имеющиеся данные позволяют говорить о двигательной активности человека как процессе, во многом способствующем сохранению его здоровья и трудовой активности. Достижение же физ. совершенства — важный итог всего многообразия и взаимосвязи различных по характеру движений на всех уровнях психофизиол, регуляции целостного организма.

Содержание

Биомеханические основы движения

Основные задачи исследования биомеханики Д.: природа и характер организации силовых взаимодействий разных частей двигательных систем друг с другом и окружающей средой; координационные схемы и принципы построения Д.; энергетика двигательных актов.

Функционально наиболее простыми являются позные Д., обеспечивающие поддержание позы и неподвижного положения организма в пространстве, а также локомоторные Д., обеспечивающие пространственное перемещение организма.

В отличие от технических конструкций и сооружений, устойчивость которых обычно пассивна и статически равновесна, позы животных и человека, за немногим исключением, являются активными и динамически равновесными. Разные позы можно классифицировать по числу точек опоры к, которых может насчитываться 0, 1, 2, 3. п. Статически устойчивыми называются позы (k-позы) при k≥3, если центр тяжести организма в проекции на плоскость опоры находится внутри опорного многоугольника или треугольника (при k=3). Позу вертикального стояния человека можно рассматривать как позу, устойчивость к-рой с механической точки зрения решается организмом одновременно двумя путями: за счет фоновой активности мышц, обеспечивающей необходимую жесткость суставов (поза устойчива к малым возмущениям), и за счет корректирующей активности мышц тела, сводящей отклонения центра тяжести от положения равновесия к минимуму. Вертикальная и другие активные позы человека (напр., удержание груза отведенной конечностью) сопровождаются малоамплитудными случайными колебаниями, или позными микродвижениями, обусловленными импульсным характером активности мышц и рассогласованиями регуляции. Регистрация и анализ позных микродвижений составляют основу некоторых клин, тестов расстройства двигательных функций человека.

При большом числе опорных конечностей — четвероногие позвоночные, насекомые и др.— позы стояния являются статически устойчивыми и для их поддержания достаточно обеспечивать необходимую упругую жесткость конечностей.

Принцип обеспечения статической устойчивости взят за основной принцип анализа ходьбы четвероногих, к-рая рассматривается при этом как непрерывная смена статически устойчивых поз.

Разные формы локомоций организмов определяются свойствами физ. среды, за счет взаимодействия с к-рой осуществляется пространственное перемещение, и особенностями организации двигательных систем.

Существуют три формы локомоций: водная — плавание, осуществляемое за счет гребных движений плавников или конечностей, волнообразных движений тела или с помощью реактивных движителей; сухопутная (ползание, ходьба, бег и прыжки)— осуществляется посредством конечностей и воздушная локомоция (полет), осуществляемая с помощью крыльев.

Перемещения одиночных клеток (амеб или фибробластов) осуществляются путем последовательных локальных прикреплений к субстрату и последующих откреплений — так наз. амебоидное движение. Динамику такой локомоций можно кратко определить как ритмические подтягивания к новым местам прикрепления. Подобным образом взаимодействуют с субстратом и некоторые морские придонные животные (звезды, ежи, голотурии и др.). При ходьбе и беге Д. создаются за счет отталкивания от грунта. При плавании (за счет гребных движений плавников или конечностей) или полете (посредством машущих крыльев) движущие силы являются отталкивающими; для этих локомоций характерно проскальзывание движителей относительно среды и величина движущей силы пропорциональна скорости движения движителя относительно среды. Для гребных (при плавании) и маховых (при полете) Д. существенна специальная организация движения в разных фазах цикла: движения в активной фазе создают максимальную движущую силу, а в фазе возврата оказывают минимальное противодействие. В разных организмах по-разному решаются задачи оптимальной организации движений.

Кроме позных и локомоторных, существует большой класс произвольных специальных движений (поведенческих, трудовых, спортивных, танцевальных и пр.), биомеханические свойства которых из-за сложной и разнообразной структуры их организации трудно охарактеризовать в общем виде.

Двигательные системы

У многоклеточных организмов двигательная система формируется из скелета и мышц.

Позные задачи сами по себе являются комплексными задачами, т. к. помимо коррекции по рассогласованию здесь необходимо создавать фоновую упругую жесткость кинематических целей. Для локомоторных движений фон составляет двигательная программа реализации определенных функциональных состояний (задача последовательной смены поз организма). Кроме того, в силу разных случайных помех и рассогласований необходимы коррекции, обеспечивающие точность выполнения программы. Представления об иерархической организации движений организма и способов управления с участием разных уровней ц. н. с. составляют основу концепции Н. А. Бернштейна о принципах построения движений. Основное разделение управляющих функций осуществляется в ц. н. с. (см. Двигательный анализатор). Кроме специализированных мышечных и сухожильных рецепторов, участвующих в регуляции движений, поперечнополосатые мышцы неоднородны по механическим свойствам составляющих их волокон — наряду с более быстрыми волокнами здесь имеются более медленные, что необходимо для решения разных двигательных задач (от быстрой смены фаз движения до создания постоянного напряжения тонуса — при удержании груза или поддержании позы).

Как источники силы мышечные волокна являются асимметричными, или однонаправленными; активные силы в точках прикрепления волокна, возникающие при сокращении саркомеров, ориентированы вдоль волокна в направлении сокращения, т. е. волокно способно только уменьшать свою длину и расстояние между точками прикрепления, но не способно увеличиваться в длине. Поэтому двигательные системы организмов обычно организуются по принципу парных мышц-антагонистов (мышц-сгибателей и мышц-разгибателей).

Своеобразие задач организации Д. организмов — в избыточности степеней свободы их двигательных систем, благодаря к- рой достигается большое разнообразие форм Д. и форм двигательного поведения. С другой стороны, каждое конкретное Д.— результат редукции избыточных степеней свободы, который достигается согласованной активностью многих мышц. Дальнейшее развитие этого взгляда — определение «языка» построения Д. на основе понятия синергии, т. е. совместного участия разных мышечных групп в движении, или устойчивых двигательных стереотипов (или врожденных, приобретаемых в процессе обучения). Подобно тому как синергии произнесения слов представляют собой разные комплексы «элементарных» синергий произнесения букв и слогов, а произнесение фраз формируется из синергий-слов, так и общую задачу построения Д. организмов можно рассматривать как задачу иерархического синтеза сложных двигательных актов на основе более простых. Т. о., вопрос анализа произвольных Д. сводится к определению «словаря» Д. в виде множества элементарных синергий и способов формирования сложных синергий из элементарных.

В полной постановке задача исследования синергий является чрезвычайно сложной. На практике обычно ограничиваются анализом небольшого числа связей между основными характеристиками Д., т. е. учитывают не все реальные степени свободы двигательной системы, а только нек-рое их подмножество, характерное для изучаемого Д. Шагательные Д. конечностей можно описывать функциями суставных углов, но часто ограничиваются более простой схемой — исследованием ритмической структуры шагательных Д. Ритмическая схема является не только самой простой, но и наиболее универсальной, т. к. на ее основе можно сравнивать не только разные формы локомоций, но и вообще разные ритмические Д. Основной вопрос выбора той или иной схемы описания Д. — определение полного множества (М) независимых параметров, характеризующих данное движение в рамках выбранной схемы. Тогда М можно представлять как «двигательное пространство».

В ритмической схеме описания шагательных Д. вся конечность рассматривается как некоторый «маятник», совершающий колебания с периодом Т, но имеющий разные длительности фазы Т- — опоры, Т+ — переноса. Размах колебаний определяется или углом качания, или длиной шага l = vT, где v — скорость ходьбы. Все эти параметры меняются с изменением скорости. Локомоторная ритмика одиночной конечности полностью определяется тремя параметрами, напр. T, T+, l, которые можно принять за независимые, а остальные находить из определяющих выражений: T- = T— Т+, v = l/T, v+ = v/γ, где v+ — средняя скорость дистальной точки ноги в фазе переноса, a γ = Т+/Т- — параметр структуры цикла. Множество М = <Т, Т+, l>— простейшее Двигательное трехмерное пространство. Если аналогичным образом строить двигательное пространство ходьбы человека, то в общем случае необходимо рассматривать шестимерное пространство. Однако в норме у людей ритмика обеих ног обычно организуется одинаковым образом, а циклы ног всегда противофазны, и исходное шестимерное пространство редуцируется в трехмерное пространство. Определение зависимостей между параметрами пространства М в разных режимах ходьбы человека эквивалентно определению вида дополнительных кинематических синергий одной конечности. Кроме нормальной естественной ходьбы с разными скоростями, для данной задачи достаточно еще изучить «изоритмические режимы»— ходьбу с разными скоростями v при фиксированных значениях ритма (T = const), а также «изометрические режимы»— при фиксированных значениях длины шага (l = const). В каждом режиме ходьбы кинематические параметры являются разными однозначными функциями скорости v, но связаны нек-рой общей для всех режимов функциональной зависимостью:

Геометрически это означает, что в трехмерном пространстве М выделяют двухмерное подпространство, к-рому принадлежат все режимы ходьбы, т. е. уравнение (1) определяет общую для всех режимов кинематическую синергию ходьбы. Специальные режимы однозначно определяются в М дополнительными (искусственными) синергиями типа:

T = const, l = const, (2)

т. e. одно из условий (2) совместно с (1) выделяют в М одномерное подпространство. Для нормальной ходьбы роль условия (2) играет постоянство произведения времени переноса на длину шага (Т+l = const).

Энергетическиe принципы организации движений

При описаниях Д. основными являются понятия кинетической энергии, пропорциональной квадрату скорости Д., и потенциальной энергии, пропорциональной высоте тела над поверхностью Земли (при вертикальных перемещениях в гравитационном поле Земли), или квадрату смещений от положения статического равновесия (при упругих деформациях). Кроме того, Д. всех реальных систем связаны с преодолением внешних и внутренних сил трения и потерей механической энергии — переходом ее в тепловую энергию. Источником движущих сил организмов служит хим. энергия метаболических процессов (см. Мышечное сокращение). Мерой изменения энергии является работа сил, осуществляющих Д.,— сил инерции в случае кинетической энергии или сил гравитации и упругости в случае потенциальной энергии.

Локомоторные и многие другие движения организмов являются существенно активными, т. е. связаны с постоянным расходом энергии мышц на формирование движущих и управляющих сил, но могут содержать отдельные фазы пассивного движения по инерции. Для активных Д. роль энергетического аналога двигательных синергий играет минимум затрачиваемой работы. Этот подход все чаще используется для анализа динамики ходьбы, плавания и т. д. Теоретический анализ механических моделей показывает, что условие минимизации работы накладывает ограничения на организацию двигательных актов и получающиеся при этом предсказания о кинематической картине Д. согласуются с реальной. Принцип энергетической оптимальности служит физической основой формирования двигательных синергий и (возможно) является ведущим принципом обучения разным двигательным навыкам. Конечно, этот принцип не является единственным фактором организации движения, и живой организм решает задачу двигательного поведения исходя из многих разных требований, но среди множества возможных решений каждой двигательной задачи выбираются варианты, оптимизированные энергетически. Напр., тактика организации спринтерской и стайерской локомоций различна, но поскольку двигательные циклы имеют сложную организацию, то в каждом из этих случаев существуют оптимальные локальные тактики построения Д. отдельных звеньев кинематических цепей. В зависимости от общих задач условия оптимального распределения энергозатрат могут меняться, т. е. могут меняться критерии оценки оптимальности Д. Однако независимо от критериев требование оптимальности эквивалентно требованию оптимальности на всех уровнях и подуровнях организации Д. Поэтому требование глобальной энергетической оптимальности распространяется на все звенья двигательной системы, т. е. однозначно определяет всю картину динамической и кинематической организации Д.

Системный принцип в организации движений. В классической физиологии Д. рассматривают как функцию мышечной ткани или костно-мышечного двигательного аппарата человека или животного, что является выражением общего стремления разграничить в каждом объекте исследования его структуру и функцию.

Физиол, анализ природы Д. (как механизмов их возникновения, так и путей их реализации) долгое время базировался на рефлекторной теории.

Последовавшие за этим морфофизиол. исследования сделали возможным использовать анализ Д. не только в целях углубленного изучения механизма нервной регуляции Д., но и в практике клин, диагностики заболеваний нервной системы.

Определенным своеобразием в исследовании Д. отличается подход, который сложился в этологии (см.). Наблюдая естественное сложное поведение животных, этологи пытались разложить его на простые составляющие, выделить ряд категорий поведенческих актов (ритуальные акты, защитные реакции и т. п.), однако в отличие от физиологов они не перешли на уровень анализа отдельных мышечных сокращений. Как оказалось, инстинктивные Д. животных весьма стабильны и могут быть использованы для классификационных целей.

Инстинктивное движение Крейг (W. Craig, 1908) подразделяет на подготовительное поведение и поведение завершающего акта.

На процесс развития учения о сложных двигательных актах огромное влияние оказали исследования клин.-неврол. расстройств, возникающих при различных формах патологии нервной системы.

Позднее теоретической основой понимания физиол, механизмов, лежащих в основе целенаправленного поведения, стала теория функциональных систем П. К. Анохина. С позиций этой теории Д. рассматриваются как этап поведенческого акта, целью к-рого является получение полезного приспособительного эффекта, и вне поведенческого акта Д. теряет свою биол, специфику. Теория функциональной системы рассматривает процесс управления Д. только в рамках двигательного поведенческого акта, поскольку только поведенческий акт обеспечивает получение полезного приспособительного эффекта и обладает необходимой полнотой свойств, присущих целостному объекту. Процесс управления Д. с этих позиций превращается из процесса формирования последовательности и состава команд в процесс организации специфической системы, в условиях существования к-рой данный поток действий будет необходимым и закономерным этапом ее существования.

Сам процесс формирования двигательного акта определяется по меньшей мере тремя факторами: он должен быть направлен на удовлетворение ведущей в данный момент потребности (мотивации); результат данного двигательного акта должен соответствовать запланированному и сформированному в виде его модели в акцепторе результатов действия (см.); двигательный акт характеризуется составом и последовательностью действий, необходимых для получения результата.

Если аналитический подход удовлетворял самой констатацией наличия простых составляющих в пределах сложного целостного явления, перед системным подходом стоит задача выяснения самого механизма объединения частей в более сложное целое (см. Системный анализ). Уже первые шаги в разработке методов членения сложных систем привели к пониманию необходимости отказаться как от чисто морфол., так и от чисто функционального критерия при его реализации, поскольку в рамках системного подхода сами понятия структуры и функции утрачивают свое прежнее абсолютное значение.

С современных позиций наиболее адекватным членением системного объекта на его составляющие должно быть членение, осуществляемое в соответствии с иерархической организацией объекта.

Обращая внимание на важность проблемы иерархии, П. К. Анохин (1973) писал:«. мы никогда не имеем по-настоящему изолированные функциональные системы организации, можно только с дидактической целью выбрать определенную систему, обеспечивающую полезный результат на данном уровне иерархии систем. Не трудно понять, что, раскрыв реальные физиологические механизмы объединения функциональных систем различных уровней, мы приблизились бы к решению проблемы органического объединения анализа и синтеза в самом исследовательском процессе. При образовании иерархии систем всякий более низкий уровень систем должен как-то организовывать контакт результатов, что и может составить следующий более высокий уровень систем».

Учет иерархической структуры особенно необходим при анализе целостных двигательных актов человека, т. к. локальный двигательный акт’ становится возможным и оправданным в его приспособительном смысле только во взаимодействии с позной деятельностью.

В любом целостном двигательном акте необходимо учитывать специфику взаимоотношений в последовательности двигательных актов, поскольку поведение в целом представляет собой непрерывную функцию, так наз. истинный континиум результатов. Говоря о таком континиуме результатов, необходимо подчеркнуть, что в любом целенаправленном поведении четко выделяют завершающий акт, который наиболее ярко выражает цель поведения и группу подготовительных актов, которые создают условия для достижения поставленных целей.

Большой вклад в изучение механизма управления двигательными системами внесли исследования Н. А. Бернштейна. Он показал, что управление двигательными системами сигналами, исходящими только из моторной области коры головного мозга, принципиально невозможно. Двигательный акт — это всегда «многоуровневое» образование, где каждый уровень вносит свою долю в реализацию «двигательной задачи».

Патология движений

Патол, изменения Д., встречающиеся в клинике, многообразны. Они могут касаться нарушений темпа Д., их характера, координации, чаще — ограничения объема и силы Д. (см. Параличи, парезы), наличия насильственных избыточных Д. (см. Гиперкинезы) или замедления и ограничения Д. (см. Брадикинезия). Поражение периферического звена двигательного анализатора приводит к периферическому параличу: выпадают и произвольные и рефлекторные Д., развивается атония и атрофия мышц, изменения электровозбудимости. Иначе проявляются поражения пирамидной системы: глубокие рефлексы не угасают, а повышаются, развивается спастическая мышечная гипертония, появляются так наз. патологические рефлексы (см. Рефлексы патологические).

Акинeз

Термин «акинез» используется для обозначения различных проявлений обездвиженности в двигательной сфере у человека и животных. Менее выраженные степени обездвиженности обозначаются как гипокинезия (см.). Во врачебной практике акинезией называют состояния, проявляющиеся снижением динамики Д. в целом, общим падением уровня моторных функций и двигательной инициативы.

Картина акинеза наиболее типична при акинетико-ригидной форме паркинсонизма (см.). В таких случаях больной неподвижно лежит или сидит в постели, моторика его чрезвычайно ограничена, он испытывает состояние общей скованности, произвольные Д. замедлены, склонны к застыванию; лицо маловыразительно, маскообразно. Двигательная задержка изменяет почерк больного; он пишет медленно мелким почерком (микрография).

В происхождении акинезии, по-видимому, имеет значение своеобразное повышение тонуса мышц тела и конечностей и развитие в них ригидности, т. е. пластической гипертонии. Она отличается от пирамидной спастичности тем, что возникает и держится во всех фазах растяжения мышц.

Акинез развивается при поражениях глубинных структур мозга (черная субстанция, ретикулярная формация ствола мозга, бледный шар, лобно-подкорковые связи), контролирующих Экстрапирамидную двигательную активность и мышечный тонус. Электрофизиол, исследования указывают на значительное удлинение времени проведения возбуждений с коры головного мозга на сегментарные аппараты спинного мозга.

Установлено, что низкий уровень функциональной активности глубинных областей головного мозга при акинезе обусловлен не только органическими изменениями в этих структурах, но и нарушением в них биохим, процессов. Существует параллелизм между выраженностью акинеза и падением концентрации дофамина в стриарных образованиях и черной субстанции ствола головного мозга. Дефицит дофамина снижает активность дофаминергических нейронов в подкорковых узлах и ведет к «разладу» двигательных программ.

У больных с акинезом под влиянием различных стрессовых состояний могут иметь место двигательные кризы, которые носят общее название «парадоксальной кинезии»; обездвиженный больной растормаживается, становится активным, способен совершать сложные по построению Д. (бег, ходьба, игры и пр.), однако затем вновь впадает в состояние акинеза. Приступы парадоксальной кинезии следует рассматривать как периодическую активацию корковых моторных зон с подавлением патологической доминанты.

Особую форму заболевания представляет собой так наз. акинетический мутизм. Он может наступить при поражении оральных отделов ствола мозга и ретикулярной формации, лимбикоретикулярного комплекса; протекает подостро или хронически. Больной в состоянии акинетического мутизма в фазе заторможенности, лежит в постели неподвижно, команды не выполняет, эмоции отсутствуют, речь шепотная, еле слышная. Иногда отмечаются небольшие движения глаз. На ЭЭГ наблюдается значительная депрессия альфа-ритма. Состояние глобального торможения прерывается иногда судорожными кризами и гиперкинезами (см. Миоклонии, Торсионная дистония и др.).

Летальный исход при этих состояниях может быть обусловлен нарушением витальных функций и развитием дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности.

Состояние обездвиженности может сопутствовать и другим заболеваниям нервной системы, напр, у больных с неврозами в результате фиксации болезненных состояний и навязчивости в двигательной сфере, фобий и т. д. Истерические проявления обездвиженности носят название «симптома мнимой смерти» по аналогии с застыванием животных в ответ на ситуацию, опасную для жизни. Значительное торможение двигательных реакций нередко дополняет картину психоза (шизофрения, маниакально-депрессивный психоз, сенильный психоз).

Акинезия может развиться как результат интоксикации подкорковых узлов при длительном применении нейролептиков (аминазин, резерпин, стеллазин и др.)— так наз. акинетическая форма аминазинового паркинсонизма, резерпинового паркинсонизма и т. п.

Akinesia algera — болезненная неподвижность. Движения отсутствуют из-за значительной болезненности, хотя заметных признаков органического поражения не обнаруживается; это может быть связано с диффузными мышечными заболеваниями (напр., миозитом, дерматомиозитом и др.). Больные месяцами не расстаются с постелью. Все случаи акинезии такой формы требуют тщательного клин.-физиол, анализа.

Нарушения координации движений

Координация Д. в норме у человека осуществляется на всех уровнях ц. н. с.— спинного мозга, среднего мозга, лабиринта, мозжечка, таламуса, лобного отдела полушарий большого мозга.

Источник