Локальный эффект повышения тренированности, который являет­ся неотъемлемой частью общего, связан с ростом функциональных возможностей отдельных физиологических систем.

Изменения в составе крови. Регуляция состава крови зависит от це­лого ряда факторов, на которые может оказывать свое влияние чело­век: полноценное питание, пребывание на свежем воздухе, регуляр­ные физические нагрузки и др. В данном контексте мы рассматриваем влияние физических нагрузок. При регулярных занятиях физически­ми упражнениями в крови увеличивается количество эритроцитов (при кратковременной интенсивной работе - за счет выхода эритро­цитов из «кровяных депо»; при длительной интенсивной нагрузке - за счет усиления функций кроветворных органов). Повышается содержа­ние гемоглобина в единице объема крови, соответственно увеличива­ется кислородная емкость крови, что усиливает ее кислородно-транс­портную возможность.

Вместе с тем в циркулирующей крови наблюдается увеличение со­держания лейкоцитов и их активность. Специальными исследовани­ями было установлено, что регулярная физическая тренировка без пе­регрузок увеличивает фагоцитарную активность составляющих крови, т.е. повышает неспецифическую сопротивляемость организма к различным неблагоприятным, особенно инфекционным, факторам.

Тренированность человека способствует и луч­шему перенесению повышающейся при мышеч­ной работе концентрации молочной кислоты в артериальной крови. У нетренированных макси­мально допустимая концентрация молочной кис­лоты в крови составляет 100-150 мг%, а у трени­рованных она может возрастать до 250 мг%, что говорит об их больших потенциальных возможно­стях к выполнению максимальных физических нагрузок. Все эти изменения в крови физически тренированного человека рассматриваются как благоприятные не только для выполнения им на­пряженной мышечной работы, но и для поддер­жания общей активной жизнедеятельности.

Изменения в работе сердечно-сосудистой системы

Сердце. Прежде чем говорить о влиянии фи­зических нагрузок на центральный орган сердечно-сосудистой систе­мы, надо хотя бы представить ту огромную работу, которую он произво­дит даже в покое (см. рис. 4.2).

Под влиянием физической нагрузки расширяются границы его возможностей, и оно приспосабливается к переброске намного большего количества крови, чем это может сделать сердце нетренированного человека (см. рис. 4.3).

Работая с повышен­ной нагрузкой при выполнении активных физических упражнений, сердце неизбежно само тренируется, так как в этом случае через коро­нарные сосуды улучшается питание самой сердечной мышцы, увеличи­вается ее масса, изменяются размеры и функциональные возможности.

Показателями работоспособности сердца являются частота пуль­са, кровяное давление, сис­толический объем крови, минутный объем крови. На­иболее простым и информа­тивным показателем работы сердечно-сосудистой систе­мы является пульс.

Пульс - волна колебаний, распространяемая по элас­тичным стенкам артерий в- волна колебаний, распространяемая по элас­тичным стенкам артерий вбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца (ЧСС) и составляет в среднем 60-80 удар/мин. Регулярные физические нагрузки вызывают урежение пульса в покое за счет увеличения фазы от­дыха (расслабления) сердечной мышцы (см. рис. 4.4).

Предельная ЧСС у тренированных людей при физической нагрузке находится на уровне 200-220 удар/мин. Нетренированное сердце такой частоты достигнуть не может, что ограничивает его возможности в стрессовых ситуациях.

Артериальное давление (АД) создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления лево­го желудочка (диастолы). В норме у здорового человека в возрасте 18- 40 лет в покое кровяное давление равно 120/80 мм рт. ст. (у женщин на 5-10 мм ниже). При физических нагрузках максимальное давление мо­жет повышаться до 200 мм рт. ст. и больше. После прекращения нагруз­ки у тренированных людей оно быстро восстанавливается, а у нетрени­рованных долго остается повышенным, и если интенсивная работа продолжается, то может наступить патологическое состояние.

Систолический объем в покое, который во многом определяется силой сокращения сердечной мышцы, у нетренированного человека составляет 50-70 мл, у тренированного - 70-80 мл, причем при бо­лее редком пульсе. При интенсивной мышечной работе он колеблется соответственно от 100 до 200 мл и более (в зависимости от возраста и тренированности). Наибольший систолический объем наблюдается при пульсе от 130 до 180 удар/мин, тогда как при пульсе выше 180 удар/мин он начинает существенно снижаться. Поэтому для по­вышения тренированности сердца и общей выносливости человека наиболее оптимальными считаются физические нагрузки при частоте сердечных сокращений 130-180 удар/мин.

Кровеносные сосуды, как уже отмечалось, обеспечивают постоян­ное движение крови в организме под воздействием не только работы сердца, но и разности давлений в артериях и венах. Эта разность воз­растает с ростом активности движений. Физическая работа способ­ствует расширению кровеносных сосудов, снижению постоянного то­нуса их стенок, повышению их эластичности.

Продвижению крови в сосудах содействует и чередование напря­жения и расслабления активно работающих скелетных мышц («мы­шечный насос»). При активной двигательной деятельности оказыва­ется положительное воздействие и на стенки крупных артерий, мышечная ткань которых с большой частотой напрягается и расслаб­ляется. При физических нагрузках почти полностью раскрывается и микроскопическая капиллярная сеть, которая в покое задействована всего на 30-40%. Все это позволяет существенно ускорить кровоток.

Так, если в покое кровь совершает полный кругооборот за 21-22 с, то при физических нагрузках - за 8 с и менее. При этом объем цирку­лирующей крови способен возрастать до 40 л/мин, что намного уве­личивает кровоснабжение, а следовательно, и поступление питатель­ных веществ и кислорода во все клетки и ткани организма.

В то же время установлено, что длительная и интенсивная ум­ственная работа, так же, как и состояние нервно-эмоционального на­пряжения, может существенно повысить частоту сердечных сокраще­ний до 100 удар/мин и более. Но при этом, как отмечалось в гл. 3, сосудистое русло не расширяется, как это происходит при физичес­кой работе, а сужается (!). Повышается, а не снижается (!) также тонус стенок сосудов. Возможны даже спазмы. Подобная реакция особенно свойственна сосудам сердца и мозга.

Таким образом, длительная напряженная умственная работа, нервно-эмоциональные состояния, не сбалансированные с активны­ми движениями, с физическими нагрузками, могут привести к ухуд­шению кровоснабжения сердца и мозга, других жизненно важных ор­ганов, к стойкому повышению кровяного давления, к формированию «модного» ныне среди студентов заболеванию - вегето-сосудистой дистонии.

В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизма, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз).

Гомеостаз – совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращение, обмен веществ, терморегуляций и др.). Далее рассмотрим строение организма человека.

Организм – единая, целостная, сложно устроенная саморегулирующаяся живая система, состоящая из органов и тканей. Органы построены из тканей, ткани состоят из клеток и межклеточного вещества.

Костная система и её функции. Принято выделять следующие физиологические системы организмы: костную (скелет человека), мышечную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, нервную, систему крови, желез внутренней секреции, анализаторов и др.

Грудная клетка образована 12 грудными позвонками, 12 парами ребер и грудной костью (грудиной), она защищает сердца легкие, печень и часть пищеварительного тракта; объем грудной клетки может изменяться в процессе дыхания при сокращении межреберных мышц и диафрагмы.

Череп защищает от внешних воздействий головной мозг и центры органов чувств. Он состоит из 20 парных и непарных костей, соединенных друг с другом неподвижно, кроме нижней челюсти. Череп соединяется с позвоночником при помощи двух мыщелков затылочной кости с верхним шейным позвонком, имеющим соответствующие суставные поверхности.

Скелет верхней конечности образован плечевым поясом, состоящим из 2 лопаток и 2 ключиц, и свободной верхней конечностью, включающий плечо, предплечье и кисть. Плечо – это 1 плечевая трубчатая кость; предплечье образовано лучевой и локтевой костями; скелет кисти делится на запястье (8 костей, расположенных в 2 ряда), пястье (5 коротких трубчатых костей) и фаланги пальцев (14 фаланг).

Скелет нижней конечности образован тазовым поясом (2 тазовых кости и крестец) и скелета свободной нижней конечности, который состоит из 3 основных отделов – бедра (1 бедренная кость), голени (большая и малая берцовые кости) и стопы (предплюсна-7 костей, плюсна-5 костей и 14 фаланг).

Все кости скелета соединены посредством суставов, связок и сухожилий.

Суставы – подвижные соединения, область соприкосновения костей в которых покрыта суставной сумкой из плотной соединительной ткани, срастающиеся с надкостницей сочленяющихся костей. Полость суставов герметично закрыта, она имеет небольшой объем, зависящий от формы и размеров суставов.

Мышечная система и её функция. Существует 2 вида мускулатуры: гладкая (непроизвольная) и поперечно-полосатая (произвольная). Гладкое мышцы расположены в стенках кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах. Они сужают или расширяют сосуды, продвигаю пищу по желудочно-кишечному тракту, сокращают стенки мочевого пузыря. Поперечно-полосатые мышцы – это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела. К поперечно-полосатым мышцам относится также и сердечная мышца, автоматически обеспечивающая ритмическую работу сердца на протяжении всей жизни. Основа мышц – белки, составляющие 80-85% мышечной ткани (исключая воду). Главное свойство мышечной ткани – сократимость, она обеспечивается благодаря сократительным мышечным белкам – актину и миозину.

Мышцы туловища включают мышцы грудной клетки, спины и живота.

Рецепторы и анализаторы. Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро- (внешние) и интеро- (внутренние) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы, которая называется анализатором. Анализатор состоит из трех отделов – рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге.

Высшим отделом анализатора является корковый отдел, Перечислим названия анализаторов, о роли которых в жизнедеятельности человека многим известно.

Эндокринная система. Железы внутренней секреции, или эндокринные железы вырабатывают особые биологические вещества – гормоны. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовидные, зобную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и ряд других.

Естественное возрастное физическое развитие человека – базовая основа для его совершенства.

От рождения человека до его биологического созревания проходит около 20–22 лет. В течение этого длительного времени происходят сложные процессы морфологического, физического и психологического развития. Первые два процесса объединяются в понятие «физическое развитие».

Физическое развитие – закономерный естественный процесс становления и изменения морфологических и функциональных свойств организма в продолжении индивидуальной жизни. В качестве критериев физического развития выступают, главным образом, основные антропометрические (макроморфологические) показатели: длина тела (рост), масса тела (вес), обхват, периметр (окружность) грудной клетки.

Естественное физическое развитие связано и с возрастной динамикой ряда функциональных показателей. В этом плане при оценке физического развития наиболее часто принимаются во внимание степень соответствия развития основных двигательных качеств (ловкость, быстрота, гибкость, сила, выносливость) усредненным возрастным показателям.

Динамика физического развития отдельного человека тесно связана с его индивидуальными возрастными особенностями, на которые в большей или меньшей степени оказывает свое влияние наследственность.

Свое позитивное или негативное воздействие на физическое развитие могут оказывать постоянно изменяющиеся условия внешней среды – бытового, учебно-трудового, экологического характера и др. Но очень важно, что целый ряд показателей физического развития человека на протяжении всей его жизни может подвергнуться направленному воздействию для их существенной коррекции или совершенствования посредством активных занятий физическими упражнениями.

Возрастные изменения длины тела (рост)

Длина тела существенно отличается у мужчин и женщин. Она имеет достаточно устойчивый наследственный характер от родителей, хотя нередко наблюдаются проявления наследственности от более старших поколений.

В среднем в возрасте 18–25 лет (у женщин раньше, у мужчин позже) происходит окончательное окостеневание скелета и завершается рост тела в длину. Индивидуальные отклонения по времени в этом процессе нередко значительны. Это может быть связано с временными или постоянными эндокринными нарушениями, различными функциональными нагрузками, бытовыми условиями жизни и др.

Степень и условия влияния наследственности на физическое развитие и жизнедеятельность человека.

Весь комплекс становления морфологических функциональных показателей физического развития человека обусловлен внутренними факторами и внешними условиями. Существенным внутренним фактором является генетически заложенная программа наследственности. Однако наследственность по своей структуре не однозначна. Есть наследственные факторы, явно выраженные (иногда и патологические), и факторы «предрасположенности» организма индивида к тем или другим отклонениям при нормальном развитии его естественных морфологических или функциональных свойств. Последние могут проявиться в многолетнем процессе становления и жизнедеятельности только при определенных режимах и в конкретных условиях воздействия внешней среды. Однако и в этом случае нельзя говорить о фатальности проявления этой наследственности.

Задачи и возможности физической культуры заключаются именно в том, чтобы повысить устойчивость организма к негативным факторам посредством регулярных занятий, направленного подбора физических упражнений и использования других средств физической культуры. Тем самым можно препятствовать проявлению негативной наследственной предрасположенности, включив компенсаторные механизмы организма.

Так, например, генетически заложенная наследственность, проявляющаяся в пониженном содержании гемоглобина в крови, может быть в определенной степени компенсирована тренированностью сердечно-сосудистой и дыхательной систем при обеспечении организма кислородом. Таких примеров можно привести множество.

Подобные задачи физическая культура способна решать в процессе физического воспитания самостоятельно или совместно с медицинскими мероприятиями путем лечения движениями (кинезиотера-пии) в лечебной физической культуре (ЛФК).

Еще раз подчеркнем, что далеко не во всех случаях негативная наследственность носит фатальный характер. С ней можно бороться, в том числе и средствами физической культуры.

Влияние природно-климатических факторов на жизнедеятельность человека

Климат оказывает на человека прямое и косвенное влияние. Прямое влияние весьма разнообразно и обусловлено непосредственным действием климатических факторов на организм человека и прежде всего на условия теплообмена его со средой: на кровоснабжение кожных покровов, дыхательную, сердечно-сосудистую и потооделительную системы.

Большинство физических факторов внешней среды, во взаимодействии с которыми эволюционировал человеческий организм, имеют электромагнитную природу.

Среди климатических факторов большое биологическое значение имеет коротковолновая часть солнечного спектра - ультрафиолетовое излучение (УФИ) (длина волн 295–400 нм).

Температура - один из важных абиотических факторов, влияющих на все физиологические функции всех живых организмов.

Влияние экологических факторов на жизнедеятельность человека.

Все факторы окружающей среды действуют на живые организмы по-разному. Одни из них обеспечивают им жизнь, другие - вредят, третьи - могут быть безразличны для них. Факторы среды, тем или иным образом влияющие на организм, называют экологическими факторами. По происхождению и характеру воздействия экологическими факторами делятся на абиотические, биотические и антропические.

Нарушение природного равновесия приводит к разбалансированию целостной системы «человек - окружающая среда». Загрязнение воздуха, воды, грунта, продуктов питания, шумовые нагрузки, стрессовые ситуации в результате ускоренного ритма жизни, негативно отражаются на здоровье человека как физическом, так и психическом.

Проблема взаимоотношений человека и природы, гармония между обществом и окружающей средой всегда была актуальной. Большинство геронтологов (ученых которые работают над проблемой долголетия), биологов, экологов и врачей-клиницистов считают, что человеческий организм может и должен нормально функционировать более 100 лет. Здоровье, биологическое и моральное совершенство каждого человека в значительной мере зависит от состояния социальной и природной среды его жизни. Комплексное влияние жизненных компонентов должно образовывать оптимальные экологические условия для существования человека.

Биологическое будущее человечества зависит, прежде всего, от того, насколько ему удастся сберечь основные природные параметры, которые обеспечивают полноценную жизнь - определенный газовый состав атмосферы, чистоту пресной и морской воды, грунта, флоры и фауны, благоприятный тепловой режим в биосфере, низкий радиационный фон на Земле.

Влияние сугубо социальных факторов на жизнедеятельность человека.

В настоящее время выбросы и отходы промышленных предприятий и хозяйственной деятельности человека зачастую наносят непоправимый урон природе и человеку. Загрязнение атмосферы, почвы, подземных вод, повышение радиации – все это создает жесткие условия воздействия внешней среды на человека, так как не соответствует наследственным и приобретенным свойствам организма.

Воздействие изменений климата на здоровье человека не является равномерным во всем мире. Считается, что особо уязвимым является население развивающихся стран, особенно малых островных государств, засушливых и высокогорных зон, а также густонаселенных прибрежных районов.

Социальность – специфическая сущность человека, которая, однако, не упраздняет его биологическое начало. Социальные факторы в той или иной степени воздействуют на физическое развитие молодежи и взрослых членов общества, на их взгляды и активность действий в отношении занятий физической культурой для обеспечения своей оптимальной жизнедеятельности.

Общество заинтересовано в укреплении здоровья своих членов и должно предпринимать действенные меры по обеспечению подрастающего поколения и представителей всех возрастных групп надлежащими условиями для биологически необходимых дополнительных занятий физическими упражнениями и различными активными видами спорта.

Адаптация организма – физиологическая основа функционального и двигательного совершенствования человека.

Адаптация - приспособление органов чувств и организма к новым, изменившимся условиям существования. Это одна из важнейших особенностей живых систем. Различают биологическую, в частности психофизиологическую, адаптацию и социальную адаптацию.

Адаптация физиологическая - совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направляемых к сохранению относительного постоянства его внутренней среды - гомеостаза».

Таким образом, адаптация и гомеостаз - взаимодействующие и взаимосвязанные понятия.

Структура физиологического приспособления носит динамический характер, она постоянно меняется. В нее могут входить различные органы, разные физиологические и функциональные системы.

Общий и локальный эффект воздействия физических нагрузок на организм человека.

Организм каждого человека обладает определенными резервными возможностями в противостоянии воздействиям внешней среды.

Общий эффект регулярных занятий физическими упражнениями (тренированность) заключается в:

Повышении устойчивости ЦНС: в состоянии покоя у тренированных лиц отмечается несколько более пониженная возбудимость нервной системы; во время работы повышаются возможности достижения повышенной возбудимости и увеличивается лабильность периферической нервной системы;

Положительных изменениях в опорно-двигательном аппарате: увеличивается масса и объем скелетных мышц, улучшается их кровоснабжение, укрепляются сухожилия и связочный аппарат суставов и др.;

Экономизации функций отдельных органов и кровообращения в целом; в улучшении состава крови и т.п.;

Уменьшении расхода энергии в состоянии покоя: из-за экономизации всех функций общий расход энергии у тренированного организма ниже, чем у нетренированного, на 10–15%;

Существенном уменьшении периода восстановления после физической нагрузки любой интенсивности.

Как правило, повышение общей тренированности к физическим нагрузкам имеет и неспецифический эффект – повышение устойчивости организма к действию неблагоприятных факторов внешней среды (стрессовых ситуаций, высоких и низких температур, радиации, травм, гипоксии), к простудным и инфекционным заболеваниям.

Локальный эффект повышения тренированности, который является неотъемлемой частью общего, связан с ростом функциональных возможностей отдельных физиологических систем.

Изменения в составе крови. Регуляция состава крови зависит от целого ряда факторов, на которые может оказывать свое влияние человек: полноценное питание, пребывание на свежем воздухе, регулярные физические нагрузки и др. В данном контексте мы рассматриваем влияние физических нагрузок. При регулярных занятиях физическими упражнениями в крови увеличивается количество эритроцитов (при кратковременной интенсивной работе – за счет выхода эритроцитов из «кровяных депо»; при длительной интенсивной нагрузке – за счет усиления функций кроветворных органов). Повышается содержание гемоглобина в единице объема крови, соответственно увеличивается кислородная емкость крови, что усиливает ее кислородно-транспортную возможность.

Человеческий организм на 60% состоит из/ воды. Жировая ткань содержит 20% воды (от ее массы), кости -- 25, печень -- 70, скелетные мышцы -- 75, кровь -- 80, мозг -- 85%. Для нормальной жизнедеятельности организма, который живет в условиях меняющейся среды, очень важно постоянство внутренней среды организма. Ее создают плазма крови, тканевая жидкость, лимфа, основная часть которых это вода, белки и минеральные соли. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источниками энергии.

Обмен воды и электролитов, по существу, представляет собой единое целое, поскольку биохимические реакции протекают в водных средах, а многие коллоиды являются сильно гидратированными, т.е. соединенными физико-химическими связями с молекулами воды.

Потребность в поступлении питательных веществ напрямую зависит от того, сколько энергии потребляет человек в процессе своей жизнедеятельности.

При занятиях физическими упражнениями происходит адаптация организма к физическим нагрузкам. В её основе лежат изменения метаболизма, происходящие во время самой мышечной деятельности и составляющие его молекулярный механизм. Следует сразу отметить, что для адаптационных процессов как непосредственно в мышечной системе, так и в других органах необходимо многократное применение физических нагрузок.

Обмен энергии. Энергозатраты.

Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается обменом энергии. Важнейшей физиологической константой организма человека является то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называется основным обменом. Величина его зависит от массы тела: чем она больше, тем больше обмен, но эта зависимость не прямолинейна. Потребность организма в энергии оценивается в килокалориях.

Энергетический баланс в жизни современного человека очень часто существенно нарушается. В экономически развитых странах за последние.

Работоспособность. Её восстановление.

Работоспособность проявляется в поддержании заданного уровня деятельности в течение определенного времени и обусловливается двумя основными группами факторов - внешними и внутренними. Внешние -- информационная структура сигналов (количество и форма представления информации), характеристика рабочей среды (удобство рабочего места, освещенность, температура и т.п.), взаимоотношения в коллективе. Внутренние -- уровень подготовки, тренированность, эмоциональная устойчивость. Предел работоспособности -- величина переменная; изменение ее во времени называют динамикой работоспособности.

Утомление. Усталость.

Утомление – физиологическое состояние организма, возникающее в результате чрезмерной умственной или физической деятельности и проявляющееся временным снижением работоспособности.

Усталость – субъективное переживание, чувство, обычно отражающее утомление, хотя иногда оно может возникать без реального утомления.

Гипокинезия. Гиподинамия.

Гипокинезия - особое состояние организма, обусловленное недостаточностью двигательной активности. В ряде случаев это состояние приводит к гиподинамии.

Гиподинамия (понижение; сила) - совокупность отрицательных морфофункциональных изменений в организме вследствие длительной гипокинезии. Это атрофические изменения в мышцах, общая физическая детренированность, детренированность сердечно-сосудистой системы, понижение ортостатической устойчивости, изменение водно-солевого баланса, системы крови, деминерализация костей и т.д.

В условиях гиподинамии снижается сила сердечных сокращений в связи с уменьшением венозного возврата в предсердия, сокращаются минутный объем, масса сердца и его энергетический потенциал, ослабляется сердечная мышца, снижается количество циркулирующей крови в связи с застаиванием ее в депо и капиллярах.

Влияние биоритмов на физиологические процессы и работоспособность.

Повторяемость процессов - один из признаков жизни. При этом большое значение имеет способность живых организмов чувствовать время. С ее помощью устанавливаются суточные, сезонные, годовые, лунные и приливно-отливные ритмы физиологических процессов. Как показали исследования, почти все жизненные процессы в живом организме различны.

Ритмы физиологических процессов в организме, как и любые другие повторяющиеся явления, имеют волнообразный характер. Расстояние между одинаковыми положениями двух колебаний называются периодом, иди циклом.

Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях.

Наиболее сильным является воздействие ритмически изменяющегося излучения Солнца. На поверхности и в недрах нашего светила непрерывно идут процессы, проявляющиеся в виде солнечных вспышек.

Физические механизмы формирования и совершенствования двигательных действий.

Центральная нервная система регулирует, управляет и совершенствует двигательную деятельность человека через двигательные единицы. Двигательная единица состоит из двигательной нервной клетки, нервного волокна и группы мышечных волокон.

Посредством изменения силы и частоты биоэлектрических импульсов в нервных клетках возникают процессы возбуждения и торможения. Возбуждение – деятельное состояние клеток, когда они трансформируют и передают электрические импульсы другим клеткам.

Физиологической основой формирования двигательных навыков служат уже существовавшие или образующиеся временные связи между нервными центрами (иногда говорят, что у него (нее) хорошая двигательная база). В целом ряде случаев в быту, в профессиональном труде и, особенно, в различных видах спорта на уровне навыков формируются так называемые двигательные стереотипы.

Спорт. Принципиальное отличие спорта от других видов занятий физическими упражнениями.

Cпорт - обобщенное понятие, обозначающее один из компонентов физической культуры общества, исторически сложившийся в форме соревновательной деятельности и специальной практики подготовки человека к соревнованиям.

Спорт от физической культуры отличается тем, что в нем имеется обязательная соревновательная компонента. И физкультурник, и спортсмен могут использовать в своих занятиях и тренировках одни и те же физические упражнения (например, бег), но при этом спортсмен" всегда сравнивает свои достижения в физическом совершенствовании с успехами других спортсменов в очных соревнованиях. Занятия же физкультурника направлены лишь на личное совершенствование безотносительно к достижениям в этой области других занимающихся. Вот почему мы не можем назвать спортсменом бодрого старичка, передвигающегося по аллеям сквера «джогингом» -- смесью быстрой ходьбы и медленного бега. Этот уважаемый человек не спортсмен, он физкультурник, использующий ходьбу и бег для поддержания своего здоровья и работоспособности.

Массовый спорт

Массовый спорт дает возможность миллионам людей совершенствовать свои физические качества и двигательные возможности, укреплять здоровье и продлевать творческое долголетие, а значит, противостоять нежелательным воздействиям на организм современного производства и условий повседневной жизни.

Цель занятий различными видами массового спорта -- укрепить здоровье, улучшить физическое развитие, подготовленность и активно отдохнуть. Это связано с решением ряда частных задач: повысить функциональные возможности отдельных систем организма, скорректировать физическое развитие и телосложение, повысить общую и профессиональную работоспособность, овладеть жизненно необходимыми умениями и навыками, приятно и полезно провести досуг, достичь физического совершенства.

Задачи массового спорта во многом повторяют задачи физической культуры, но реализуются спортивной направленностью регулярных занятий и тренировок.

К элементам массового спорта значительная часть молодежи приобщается еще в школьные годы, а в некоторых видах спорта даже в дошкольном возрасте. Именно массовый спорт имеет наибольшее распространение в студенческих коллективах.

Спорт высших достижений

Наряду с массовым спортом существует спорт высших достижений, или большой спорт. Цель большого спорта принципиально отличается от цели массового. Это достижение максимально возможных спортивных результатов или побед на крупнейших спортивных соревнованиях.

Всякое высшее достижение спортсмена имеет не только личное значение, но становится общенациональным достоянием, так как рекорды и победы на крупнейших международных соревнованиях вносят свой вклад в укрепление авторитета страны на мировой арене. Поэтому нет ничего удивительного в том, что крупнейшие спортивные форумы собирают у экранов телевизоров всего мира миллиардные аудитории, а среди прочих духовных ценностей столь высоко ценятся и мировые рекорды, и победы на чемпионатах мира, и лидерство на Олимпийских играх.

Для выполнения поставленной цели в большом спорте разрабатываются поэтапные планы многолетней подготовки и соответствующие задачи. На каждом этапе подготовки эти задачи определяют необходимый уровень достижения функциональных возможностей спортсменов, освоение ими техники и тактики в избранном виде спорта. Все это суммарно должно реализоваться в конкретном спортивном результате.

Единая спортивная классификация. Национальные виды спорта в спортивной классификации.

Чтобы сравнить уровень достигнутых результатов как в одной спортивной дисциплине, так и между различными видами спорта, используется единая спортивная классификация.

Действующая спортивная классификация включает в себя почти все культивируемые в стране виды спорта. В ней весьма условно, в единой градации по спортивным званиям и разрядам представлены нормативы и требования, характеризующие уровень подготовленности спортсменов, их спортивные результаты и достижения».

Что такое тренированность организма? Допустим, вы впервые после школы, университета или армии, где спорт был обязательной частью процесса, решили совершить пробежку. Предположим, в первый свой выход на дорожку вы осилили с отдышкой и проклятиями один круг На следующий день этот же круг вы пробежите практически спокойно. На третьей тренировке преодолеть круг будет совсем легко: значит, можно увеличивать дистанцию. Шаг за шагом, постепенно увеличивая нагрузку, вы учите организм справляться с ней. Уже через месяц вы свободно пробегаете километр, через полгода - десять. Взгляните на того человека, которым вы были 6 месяцев назад: для него пробежать 10 км было так же невыполнимо, как полететь в космос. Однако с тренированностью границы возможностей раздвигаются.

Невозможно справляться с нагрузкой бесконечно, когда-нибудь любой спортсмен выходит на пик своей формы - на тот уровень результатов, выше которого он физически не сможет подняться.

За долгие годы тренировок организм в обычной жизни учится жить в более экономичном режиме. У стайеров, например, пульс в покое составляет 40-55 ударов в 1 мин(нормальный пульс нетренированного человека - 60-80 ударов в 1 мин); давление пониженное, примерно 100/60 мм рт. ст. (норма - 120/80), что исключает возможность инфарктов, при повышении, оно не выйдет за критические значения; количество вдохов в минуту снижается до 12-14 против 16-20 у нетренированных людей, увеличивается глубина дыхания. Однако все эти положительные явления можно наблюдать лишь при правильном построении тренировок. В противном случае велика вероятность , ухудшения работы органов. Правильный тренировочный процесс бегуна состоит не только из увеличения километража, но и из силовых занятий(для укрепления мышечного корсета и мышц конечностей), активных игр ( , ) для развития скоростных навыков - для восстановления. Для спортсмена, участвующего в соревнованиях, годичный цикл тренировок разбит на несколько этапов:

• подготовительный (общая и специальная физическая подготовка);

• соревновательный (набор, сохранение и временное снижение спортивной формы);

• переходный (активный и пассивный отдых).

Такое деление связано с тем, что спортсмен не может находиться на пике формы продолжительный промежуток времени, поэтому весь тренировочный процесс выполняет главную задачу - подвести спортсмена к пику формы во время ответственных стартов.

Морфофункциональная и метаболическая характеристика тренированности

Для характеристики состояния тренированности исследуют физиологические показатели в состоянии покоя, во время стандартных (немаксимальных) и предельных нагрузок. У тренированных лиц в состоянии покоя, а также во время выполнения стандартных не максимальных нагрузок отмечается феномен экономизации функций - менее выраженные функциональные изменения, чем у лиц нетренированных или малотренированных. В случае использования максимальных физических нагрузок отмечается феномен усиления максимальных функциональных возможностей до предельных значений (Бепоцерковский, 2005, Дубровский, 2005; Коц, 1986).

В состоянии покоя о тренированности организма свидетельствуют: гипертрофия левого желудочка в 34 % случаев и в 20 % - гипертрофия обоих желудочков, увеличение объема сердца (максимально до 1700 см3), замедление ЧСС до 50 уд-мин -1 и менее (брадикардия), синусовая аритмия и синусовая брадикардия, изменение характеристик зубцов Р и Т. В аппарате внешнего дыхания отмечается увеличение ЖЕЛ (максимально до 9000 мл) за счет развития дыхательных мышц, замедление частоты дыхания до 6-8 циклов за минуту. Увеличивается время задержки дыхания (примерно до 146 с), что свидетельствует о большей способности переносить гипоксию.

В системе крови у спортсменов в состоянии покоя увеличиваются объем циркулирующей крови в среднем на 20 %, общее количество эритроцитов, гемоглобина (до 170 гг1), что свидетельствует о высокой кислородной емкости крови.

Показателями тренированности двигательного аппарата являются: , сокращения двигательной хронаксии, уменьшение разницы в величинах хронаксии мышц-антагонистов, увеличение способности мышц к напряжению и расслаблению, совершенствование проприоцептивной чувствительности мышц и др.

Во время выполнения стандартных (немаксимальных) физических нагрузок показателями тренированности являются меньшая выраженность функциональных изменений у тренированных лиц по сравнению с нетренированными.

Во время выполнения предельных физических нагрузок отмечается феномен повышения реализации функций: ЧСС повышается до 240 уд мин -1 , МОК - до 35-40 л-мин -1 , увеличивается пульсовое давление, ЛВ достигает 150-200 л мин, V0 2 max-6--7 л-мин -1 , МКД-22 л и более, максимальная концентрация лактата в крови может достигать 26 ммоль-л-1, pH крови смещается в сторону более низких значений (к pH = 6,9), концентрация глюкозы в крови может уменьшиться до 2,5 ммоль-л-1, ПАНО у тренированных лиц наступает при потреблении кислорода на уровне 80-85 % V0 2 max (Дубровский, 2005; Куроченко, 2004; Физиологические механизмы адаптации, 1980; Физиологическое тестирование спортсменов..., 1998).

В нагрузочном тестировании следует использовать физические нагрузки, отвечающие таким требованиям:

• чтобы можно было измерить выполненную работу и в дальнейшем ее воспроизвести;

• чтобы существовала возможность изменять интенсивность работы в необходимых пределах;

• чтобы была задействована большая масса мышц, что обеспечивает необходимую интенсификацию системы транспорта кислорода и предотвращает возникновение локального мышечного утомления;

• быть достаточно простыми, доступными и не требовать особых навыков или высокой координации движений.

В нагрузочном тестировании обычно используют велоэргометры или ручные эргометры, ступеньки, тредбан (Физиологическое тестирование спортсменов..., 1998; Спортивная медицина. Практические..., 2003).

Преимуществом велоэргометрии является то, что мощность нагрузки может быть четко дозирована. Относительная неподвижность головы и рук во время педалирования позволяет определять различные физиологические показатели. Особенно удобны электромеханические вепоэргометры. Их преимуществом является то, что в процессе работы не нужно следить за темпом педалирования, изменение его в определенных пределах не влияет на мощность работы. Недостатком велоэргометрии является возникновение локального утомления в мышцах нижних конечностей, что лимитирует работу во время интенсивных или продолжительность физических нагрузок.

Степэргометрия - простой способ дозирования нагрузок, в основе которого лежит модифицированное восхождение на ступеньку, что позволяет выполнять нагрузку в лабораторных условиях. Мощность работы регулируется изменением высоты ступеньки и темпом восхождения.

Используют одно-, дво-, триступенчатые лестницы, которые могут различаться высотой ступенек. Темп восхождения задают метрономом, ритмическим звуковым или световым сигналом. Недостатком степэргометрии является невысокая точность дозирования мощности нагрузки.

Тредбан позволяет моделировать локомоции - ходьбу и бег в лабораторных условиях. Мощность нагрузки дозируется изменением скорости и угла наклона движущейся ленты. Современные тредбаны оснащены автоматическими эргометрами, регистраторами ЧСС или газоанализаторами с компьютерным обеспечением, которые позволяют точно контролировать мощность нагрузки и получать большое количество абсолютных и относительных функциональных показателей газообмена, кровообращения, энергетического обмена.

Самыми распространенными являются такие виды нагрузок (Мищенко В. С., 1990; Левушкин, 2001; Солодков, Сологуб, 2005).

1. Непрерывная нагрузка постоянной мощности. Мощность работы может быть одинаковой для всех испытуемых или меняться в зависимости от пола, возраста и физической подготовленности.

2. Ступенчатовозрастающая нагрузка с интервалом отдыха после каждой «ступеньки».

3. Непрерывная работа при равномерно возрастающей мощности (или почти равномерно) с быстрой сменой следующих ступенек без интервалов отдыха.

4. Ступенчатовозрастающая непрерывная нагрузка без интервалов отдыха.

Оценка состояния тренированности спортсменов по данным функциональных показателей двигательного аппарата и сенсорных систем

Исследование функционального состояния двигательного аппарата . Под влиянием тренировочных занятий адаптационные изменения происходят не только в активном звене двигательного аппарата - мышцах, но и в костях, суставах и сухожилиях. Кости грубеют и становятся крепче. На них образуются шероховатости, выступы, обеспечивающие лучшие условия для прикрепления мышц и предотвращения возникновения травм.

Более значительные изменения происходят в мышцах. Увеличиваются масса и объем скелетных мышц (рабочая гипертрофия), количество кровеносных капилляров, вследствие чего к мышцам поступает больше питательных веществ и кислорода. Если у нетренированных лиц на 100 мышечных волокон приходится 46 капилляров, то у хорошо тренированных спортсменов - 98. Благодаря усиленному обмену веществ увеличивается объем отдельных мышечных волокон, утолщается их оболочка, увеличиваются объем саркоплазмы, количество миофибрилл, и, как следствие, объем и масса мышц, что составляет у спортсменов разной специализации 44-50 % массы тела и более (Ал-тер, 2001; Козлов, Гладышева, 1997; Спортивная медицина. Практические..., 2003).

Функциональные свойства двигательного аппарата в значительной мере определяются композиционным составом мышц. Так, упражнения скоростной и силовой направленности выполняются эффективнее, если в мышцах преобладают быстросокращающиеся (БС) волокна, а упражнения с проявлением выносливости - с преобладанием медленносокращающихся (МС) мышечных волокон. Например, у спортсменов-спринтеров содержание БС волокон - в среднем 59,8 % (41-79 %). Композиция мышц генетически обусловлена, и под влиянием систематических тренировочных занятий не отмечается перехода одного типа волокон в другой. В некоторых случаях наблюдается переход одного подтипа БС волокон в другой.

Под влиянием спортивной тренировки увеличиваются запас энергетических источников г- креатинфосфата, гликогена и внутриклеточных липидов, активность ферментативных систем, емкость буферных систем и др.

Морфологические и метаболические превращения в мышцах, возникающие под влиянием тренировочных занятий, являются основой функциональных изменений. Благодаря гипертрофии, например, увеличивается сила мышц у футболистов: разгибателей голени от 100 до 200 кг, сгибателей голени - от 50 до 80 кг и более (Дудин, Лисенчук, Воробьев, 2001; Евгеньева, 200 2).

Мышцы тренированных людей более возбудимы и функционально подвижны, о чем судят по времени двигательной реакции или времени одиночного движения. Если время двигательной реакции у нетренированных лиц составляет 300 мс, то у спортсменов - 210-155 мс и менее (Филиппов, 2006).

Исследование силы мышц спортсменов при помощи динамометров

Оснащение : динамометры (ручной и становой).

Ход работы

При помощи ручного (кистевого) динамометра измеряют силу мышц кисти и предплечья нескольких испытуемых (желательно разных специализаций). Измерения проводят трижды, учитывают самый больший показатель. Высоким показателем считается величина, составляющая 70 % массы тела.

Спины измеряется при помощи станового динамометра. Исследования у каждого студента проводят трижды, учитывают максимальный результат. Анализ полученных показателей проводят с учетом массы тела испытуемых, используя такие данные:

Полученные показатели силы мышц кисти и предплечья, а также становой силы всех испытуемых анализируют и делают выводы.

Исследование функциональной устойчивости вестибулярного аппарата с помощью пробы Яроцкого

Мышечная деятельность возможна только тогда, когда центральная нервная система получает информацию о состоянии внешней и внутренней среды организма. Такая информация поступает в центральную нервную систему через специальные образования - рецепторы, являющиеся высокочувствительными нервными окончаниями. Они могут быть частью органов чувств (глаз, ухо, вестибулярный аппарат) или функционировать самостоятельно (температурные рецепторы кожи, болевые рецепторы и др.). Импульсы, возникающие во время раздражения рецепторов, через чувственные (центростремительные) рецепторы достигают разных отделов центральной нервной системы и сигнализируют о характере влияния внешней среды или о состоянии внутренней среды. В центральной нервной системе происходит их анализ и создается программа адекватного ответного действия. Образования, включающие участок ЦНС, центростремительный нерв и орган чувств, называют анализаторами.

Для каждого вида спорта характерно участие ведущих анализаторов. Прежде всего, для нестандартнопеременных видов спорта (все спортивные игры, единоборства, горнолыжный спорт и др.) чрезвычайно важное значение имеют мышечный и вестибулярный анализаторы, обеспечивающие реализацию технических приемов (Круцевич, 1999; Солодков, Сологуб, 2003).

Во внутреннем ухе находится вестибулярный аппарат. Его рецепторы воспринимают положение тела в пространстве, направление движения, скорость, ускорение. Кроме того, вестибулярный аппарат получает функциональную нагрузку при резких стартах, поворотах, падениях и остановках. Во время выполнения физических упражнений происходит его постоянное раздражение, и потому его устойчивость обеспечивает стабильность выполнения технических приемов. При значительных раздражениях вестибулярного аппарата у спортсменов нарушается точность действий, появляются технические ошибки. Одновременно появляются негативные реакции, влияющие на деятельность сердца, ускоряя или замедляя ЧСС, чувствительность мышц. Поэтому система функционального контроля должна включать методику определения устойчивости вестибулярного аппарата спортсменов, прежде всего пробу Яроцкого.

Оснащение : секундомер.

Ход работы

Из числа студентов выбирают нескольких испытуемых разной специализации и с разным уровнем спортивного мастерства.

Испытуемый, стоя с закрытыми глазами, выполняет обороты головой в одну сторону в темпе 2 движения за 1 с. Определяют время сохранения равновесия тепа.

Взрослые нетренированные лица сохраняют равновесие в течение 27- 28 с, хорошо тренированные спортсмены - до 90 с.

Полученные во время обследования данные сравнивают и делают выводы о вестибулярной устойчивости спортсменов разной специализации и уровне тренированности.

Исследование некоторых функций двигательного анализатора

Оснащение : гониометр или угломер.

Ход работы

Испытуемый под контролем зрения выполняет 10 раз определенное движение, например, сгибание предплечья до 90°. Затем то же движение выполняет с закрытыми глазами. Во время контроля амплитуды движения в каждом повторе отмечают величину отклонения (ошибку).

Делают выводы об уровне мышечно-суставного ощущения для выполнения движений заданной амплитуды.

Определение тренированности спортсмена по оценке устойчивости к гипоксии

Пробы с задержкой дыхания (Штанге и Генчи) - это простые методы исследования устойчивости организма к гипоксии, что является одним из характерных признаков тренированности организма.

Оснащение : секундомер.

Ход работы

Из числа студентов выбирают испытуемых разной спортивной специализации и уровня тренированности.

1. Сделав вдох, испытуемый задерживает дыхание как можно дольше (нос зажат пальцами). В этот момент включают секундомер и фиксируют время задержки дыхания. С началом выдоха секундомер останавливают (проба Штанге). У здоровых нетренированных лиц время задержки дыхания колеблется в пределах 40-60 с у мужчин и 30-40 с у женщин. У спортсменов этот показатель увеличивается до 60-120 с у мужчин и 40-95 с - у женщин.

2. Сделав выдох, испытуемый задерживает дыхание, из этого момента включают секундомер и фиксируют время задержки дыхания (проба Генчи). С началом вдоха секундомер останавливают. У здоровых нетренированных людей время задержки дыхания длится в пределах 25-40 с у мужчин и 15- 30 с - у женщин. У спортсменов наблюдают высокие показатели: до 50-60 с у мужчин и 30-50 с - у женщин.

Полученные показатели всех испытуемых вносят в таблицу 50 и делают соответствующие выводы.

Таблица 50 - Значение тестов с задержкой дыхания, с

Оценка состояния тренированности по данным сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма (проба Руфье)

Оснащение : секундомер.

Ход работы

Из числа студентов выбирают нескольких испытуемых с разным уровнем подготовленности, которые по очереди выполняют пробу Руфье.

В испытуемого, который находится в положении лежа на спине в течение 5 мин, определяют ЧСС за 15 с (Р1). Затем в течение 45 с он выполняет 30 приседаний, после этого ложится и у него опять подсчитывают ЧСС за первые 15 с (Р2), а потом - за последние 15 с первой минуты восстановления (Р3). Индекс Руфье рассчитывают по формуле:

Индекс Руфье =4(Р1 +Р2+Р3)-200/ 10

Оценку функциональных резервов сердца проводят, сравнивая полученные данные с такими:

Результаты проведенного исследования анализируют, делают выводы об уровне функциональных резервов сердца у испытуемых.

Натренированность мышц

Натренированность мышц влияет на способность к выполнению физических упражнений. Натренированность мышц можно оценить несколькими различными способами. Спортивные клубы предлагают ряд простых методов.

Рис. 2. Снижение динамически зарегистрированной средней спектральной частоты электрической активности параспинальных мышц левой стороны на уровне пятого поясничного позвонка и первого крестцового позвонка тренированных (А) и менее тренированных (В) мужчин при выполнении динамических движений назад и вперед с утяжелением на тренажере по растягиванию мышц спины. Снижение у менее тренированного человека происходит намного быстрее, чем у тренированного

Косвенный путь состоит в измерении действующей силы/крутящего момента верхних и нижних конечностей, а также верхней части тела и шеи с помощью различных тренажеров - изокинетических, изотонических и изометрических. Ограниченность этих методов заключается в том, что они определяют активность или мощность, развиваемую одной определенной мышцей или группой мышц.

Одновременная поверхностная электромиография помогает описать работу всех мышц, а мышцы, участвующие в создании усилия, также можно легко определить.

Электрическую активность можно зарегистрировать, не причиняя человеку боли и не беспокоя его, с помощью накожных электродов, прикрепленных к коже над исследуемой мышцей; как в электрокардиографии, где их прилепляют к груди и оконечностям. Когда мускулы нагружены стандартными способами, наблюдается линейное увеличение электрической активности. Сильный человек может поднять намного более тяжелый груз, чем слабый человек, так как мышечные волокна у сильного человека крупнее. В мышцах слабого человека наблюдается более высокая электрическая активность, чем в мышцах сильного, если они поднимают одинаковый груз. Когда мышцы устают, электрическая активность увеличивается со временем, если мышцы в течение долгого времени испытывают одну и ту же нагрузку. С увеличением электрической активности увеличиваются также низкочастотные компоненты электромиографического спектра, тогда как высокочастотные компоненты, как правило, блокируются, поскольку по природе своей предназначены для выполнения краткосрочных задач.

Этот переход к более низким частотам легко можно вычислить во время утомительной физической нагрузки, и необходимую информацию о натренированности мышц дают простые показатели, такие как средняя частота, например, во время двухминутных тестов (рис. 2). Если интерес вызывают мышцы туловища, в качестве стандартной нагрузки можно использовать удержание тела в одном и том же положении, например, верхней части тела над краем стола, и регистрировать электрическую активность параспинальных мышц. Более специфической нагрузки можно добиться на специальном тренировочном кресле. Мышцы туловища важны в любой физической активности, и их натренированность играет важную роль в сохранении равновесия и стоячего положения. Если мышцы туловища развиты плохо, повышается риск возникновения боли в пояснице, особенно если человеку случается поднимать что-то тяжелое, используя неправильную технику.

Наблюдая за электрической активностью во время тренировочных программ, можно получить объективные данные о прогрессе в занятиях спортом по мере того, как повышается натренированность и снижается утомляемость. Этот метод особенно ценен при наблюдении за мышцами, которые трудно исследовать любым другим способом. Важную роль играют мышцы тазового дна. Сидячий образ жизни, снижение уровня гормона эстрогена в результате старения, ожирения и неоднократных родов - наиболее распространенные причины ухудшения состояния мышц. Недержание мочи - одна из самых неприятных проблем для женщин среднего возраста, но оно встречается также и у мужчин. Тренировка мышц тазового дна - это одна из сложнейших задач. Физиологичным решением является использование биологической обратной связи с установкой электромиографических датчиков во влагалище. Аудиовизуальная обратная связь заставляет пациентку продолжать упражнения для тазовых мышц с положительным ответом на терапию, и улучшения в состоянии тазовых мышц можно зафиксировать после одного - трех месяцев выполнения упражнений.

Тренировка человека.
Изменения в организме человека под влиянием физической нагрузки

То, что не упражняется – умирает, движение – это жизнь.

Факторам среды обитания

Лекция 3

Социально-биологические основы адаптации организма человека к физической и умственной деятельности,

1. Физическое развитие человека.

2. Роль упражнений и функциональные показатели тренированности организма.

Физическое развитие - закономерный естественный процесс становления и изменения морфологических и функциональных свойств организма в продолжении индивидуальной жизни.

Физическое развитие характеризуется изменениями трех групп показателей:

1. Показатели телосложения (длина тела, масса тела, осанка, объемы и формы отдельных частей тела, величина жироотложения и др.), которые характеризуют, прежде всего, биологические формы, или морфологию человека.

2. Показатели (критерии) здоровья, отражающие морфологические и функциональные изменения физиологических систем организма человека. Решающее значение на здоровье человека оказывает функционирование сердечно-сосудистой, дыхательной и центральной нервной систем, органов пищеварения и выделения, механизмов терморегуляции и др.

3. Показатели развития физических качеств (силы, быстроты, гибкости, выносливости, ловкости).

Характер физического развития как процесс изменения указанных показателей в течение жизни зависит от многих причин и определяется целым рядом закономерностей.

Физическое развитие в известной мере определяется законами наследственности , которые должны учитываться как факторы, благоприятствующие или, наоборот, препятствующие физическому совершенствованию человека.

Процесс физического развития подчиняется также закону возрастной ступенчатости . Вмешиваться в процесс физического развития человека с целью управления им можно только на основе учета особенностей и возможностей человеческого организма в различные возрастные периоды: в период становления и роста, в период наивысшего развития его форм и функций, в период старения.

Процесс физического развития подчиняется закону единства организма и среды и, следовательно, существенным образом зависит от условий жизни человека. К условиям жизни, прежде всего, относятся социальные условия.

Большое значение для управления физическим развитием в процессе физического воспитания имеют биологический закон упражняемости и закон единства форм и функций организма в его деятельности .

Общее представление о физическом развитии получают при проведении трех основных измерений:

1. определяя длину тела;

2. массу тела;

3. обхват грудной клетки.

Существует три уровня физического развития: высокий, средний и низкий и два промежуточных выше среднего и ниже среднего.

Формирование и совершенствование различных морфофизиологических функций и организма в целом зависят от их способ­ности к дальнейшему развитию, что имеет во многом генетическую (врожденную) основу и особенно важно для достижения как опти­мальных, так и максимальных показателей физической и умственной работоспособности. При этом следует знать, что способность к выполнению физической работы может возрастать многократно, но до определенных пределов, тогда как умственная деятельность фактически не имеет ограничений в своем развитии. Каждый организм обладает определенными резервными возможностями.

Особенности морфофункционального состояния разных систем организма, формирующиеся в результате двигательной деятельности, называют физиологическими показателями тренированности. Они изучаются у человека в состоянии относительного покоя, при выполнении стандартных нагрузок и нагрузок различной мощности, в том числе и предельных.

Процесс упражнения стал предметом научного исследования под влиянием эволюционного учения ЭК Ламарка и Ч. Дарвина только в XIX в. В 1809 г. Ламарк опубликовал материал, где отметил, что у животных, обладающих нервной системой, развиваются органы, которые упражняются, а органы, которые не упражняются - слабеют и уменьшаются. П.Ф. Лесгафт, известный анатом и отечественный общественный деятель XIX - начала XX в., показал конкретную морфологическую перестройку организма и отдельных органов человека в процессе упражнений и тренировки.

Известные российские физиологи И.М. Сеченов и И.П. Павлов показали роль центральной нервной системы в развитии тренированности на всех стадиях упражнения при формировании приспособительных процессов организма.

К числу показателей тренированности в покое (общий эффект регулярных занятий физическими упражнениями) можно отнести:

1. изменения в состоянии центральной нервной системы, увеличение подвижности нервных процессов, укорочение скрытого периода двигательных реакций;

2. изменения опорно-двигательного аппарата (увеличенная масса и возросший объем скелетных мышц, гипертрофия мышц, сопровож­даемая улучшением их кровоснабжения, положительные биохимические сдвиги, повышенная возбудимость и лабильность нервно-мышечной системы);

3. изменения функции органов дыхания (частота дыхания у трени­рованных в покое меньше, чем у нетренированных); кровообращения (частота сердечных сокращений в покое также меньше, чем у нетренированных); состава крови и т.п.;

4. уменьшении расхода энергии в состоянии покоя: из-за экономизации всех функций общий расход энергии у тренированного организма ниже, чем у нетренированного, на 10-15%;

5. существенное уменьшение периода восстановления после фи­зической нагрузки любой интенсивности.

Как правило, повышение общей тренированности к физическим нагрузкам имеет и неспецифический эффект - повышение устойчи­вости организма к действию неблагоприятных факторов внешней сре­ды (стрессовых ситуаций, высоких и низких температур, радиации, травм, гипоксии), к простудным и инфекционным заболеваниям.

Здесь также уместно отметить, что длительное использование предельных тренировочных нагрузок, что особенно часто случается в «большом спорте», может привести к противоположному эффекту - угнетению иммунитета и повышению восприимчивости к инфекци­онным заболеваниям.

Локальный эффект повышения тренированности, который является неотъемлемой частью общего, связан с ростом функциональных возможностей отдельных физиологических систем.

Изменения в составе крови. При регулярных занятиях физическими упражнениями в крови увеличивается количество эритроцитов (при кратковременной интенсивной работе - за счет выхода эритро­цитов из «кровяных депо»; при длительной интенсивной нагрузке - за счет усиления функций кроветворных органов). Повышается содержание гемоглобина в единице объема крови, соответственно увеличивается кислородная емкость крови, что усиливает ее кислородно-транспортную возможность.

Вместе с тем в циркулирующей крови наблюдается увеличение содержания лейкоцитов и их активность.

Тренированность человека способствует и лучшему перенесению повышающейся при мышечной работе концентрации молочной кислоты в артериальной крови. У нетренированных максимально допустимая концентрация молочной кислоты в крови составляет 100-150 мг%, а у тренированных она может возрастать до 250 мг%, что говорит об их больших потенциальных возможностях к выполнению максимальных физических нагрузок для поддержания общей активной жизнедеятельности.

Изменения в работе сердечно-сосудистой системы

Сердце. Работая с повышенной нагрузкой при выполнении активных физических упражнений, сердце неизбежно само тренируется, так как в этом случае через коронарные сосуды улучшается питание самой сердечной мышцы, увеличивается ее масса, изменяются размеры и функциональные возможности.

Показателями работоспособности сердца являются:

1. частота пульса - волна колебаний, распространяемая по элас­тичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца (ЧСС) и составляет в среднем 60-80 удар/мин. Регулярные физические нагрузки вызывают урежение пульса в покое за счет увеличения фазы отдыха (расслабления) сердечной мышцы. Предельная ЧСС у тренированных людей при физической нагрузке находится на уровне 200-220 удар/мин. Нетренированное сердце такой частоты достигнуть не может, что ограничивает его возможности в стрессовых ситуациях.

2. артериальное давление (АД) создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). В норме у здорового человека в возрасте 18- 40 лет в покое кровяное давление равно 120/80 мм рт. ст. (у женщин на 5-10 мм ниже). При физических нагрузках максимальное давление может повышаться до 200 мм рт. ст. и больше. После прекращения нагрузки у тренированных людей оно быстро восстанавливается, а у нетренированных долго остается повышенным, и если интенсивная работа продолжается, то может наступить патологическое состояние.

3. систолический объем крови в покое, который во многом определяется силой сокращения сердечной мышцы, у нетренированного человека составляет 50-70 мл, у тренированного - 70-80 мл, причем при более редком пульсе. При интенсивной мышечной работе он колеблется соответственно от 100 до 200 мл и более (в зависимости от возраста и тренированности). Наибольший систолический объем наблюдается при пульсе от 130 до 180 удар/мин, тогда как при пульсе выше 180 удар/мин он начинает существенно снижаться. Поэтому для повышения тренированности сердца и общей выносливости человека наиболее оптимальными считаются физические нагрузки при частоте сердечных сокращений 130-180 удар/мин.

4. минутный объем крови – количество крови, выбрасываемое желудочком в течение одной минуты.

Кровеносные сосуды, как уже отмечалось, обеспечивают постоянное движение крови в организме под воздействием не только работы сердца, но и разности давлений в артериях и венах. Эта разность возрастает с ростом активности движений. Физическая работа способствует расширению кровеносных сосудов, снижению постоянного тонуса их стенок, повышению их эластичности.

Продвижению крови в сосудах содействует и чередование напряжения и расслабления активно работающих скелетных мышц («мышечный насос»). При активной двигательной деятельности оказывает положительное воздействие и на стенки крупных артерий, мышечная ткань которых с большой частотой напрягается и расслаб­ляется. При физических нагрузках полностью раскрывается и микроскопическая капиллярная сеть, которая в покое задействована всего на 30-40%. Все это позволяет существенно ускорить кровоток.

Так, если в покое кровь совершает полный кругооборот за 21-22 с, то при физических нагрузках - за 8 с и менее. При этом объем циркулирующей крови способен возрастать до 40 л/мин, что намного увеличивает кровоснабжение, а следовательно, и поступление питательных веществ и кислорода во все клетки и ткани организма.

Изменения в дыхательной системе

Работа системы дыхания (совместно с кровообращением) по газообмену, который усиливается при мышечной деятельности, оценивается частотой дыхания, легочной вентиляцией, жизненной емкостью легких, потреблением кислорода, кислородным долгом и другими показателями. При этом следует помнить о том, что в организме имеются особые механизмы, которые автоматически управляют дыханием. Даже в бессознательном состоянии процесс дыхания не прекращается. Главным регулятором дыхания является дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге.

В состоянии покоя дыхание совершается ритмично, причем временное соотношение вдоха и выдоха приблизительно равно 1:2. При выполнении работы частота и ритм дыхания могут изменяться в зависимости от ритма движения.

Частота дыхания (смена вдоха и выдоха и дыхательной паузы) в покое составляет 16-20 циклов. При физической работе частота дыхания увеличивается в среднем в 2-4 раза.

Дыхательный объем - количество воздуха, проходящее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, дыхательная пауза, выдох). Величина дыхательного объема находится в прямой зависимости от степени тренированности к физическим нагрузкам. В состоянии покоя у нетренированных людей дыхательный объем составляет 350- 500 мл, у тренированных - 800 мл и более. При интенсивной физической работе он может увеличиваться примерно до 2500 мл.

Легочная вентиляция - объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин. Величина легочной вентиляции определяется путем умножения величины дыхательного объема на частоту дыхания. Ле­гочная вентиляция в покое составляет 5-9 л. Ее максимальная вели­чина у нетренированных людей составляет 110-150 л, а у спортсме­нов доходит до 250 л.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. Ее величина зависит от возраста, массы и длины тела, пола, состояния физической тренированности человека и от других факторов. ЖЕЛ определяют при помощи спирометра. Средняя ее величина составляет у женщин 3000-3500 мл, у мужчин - 3800-4200 мл. У людей, занимающихся физической культурой, она значительно увеличивается и достигает у женщин 5000 мл, у мужчин - 7000 мл и более.

Потребление кислорода - количество кислорода, фактически использованного организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за 1 мин.

Максимальное потребление кислорода (МПК) - наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предельно тяжелой для него работе. МПК служит важным критерием функционального состояния систем дыхания и кровообращения.

МПК является показателем аэробной (кислородной) производи­тельности организма, т.е. его способности выполнять интенсивную физическую работу при достаточном количестве поступающего в ор­ганизм кислорода для получения необходимой энергии. МПК имеет предел, который зависит от возраста, состояния сердечно-сосудистой и дыхательной системы, от активности протекания процессов обмена веществ и находится в прямой зависимости от степени физической тренированности.

У тех, кто не занимается спортом, предел МПК находится на уровне 2-3,5 л/мин. У спортсменов высокого класса, особенно занимающихся циклическими видами спорта, МПК может достигать: у женщин - 4 л/мин и более; у мужчин - 6 л/мин и более. С ориентацией на МПК дается и оценка интенсивности физической нагрузки. Так, интенсивность ниже 50% МПК расценивается как легкая, 50-75% МПК - умеренная, свыше 75% МПК - как тяжелая.

Кислородный долг - количество кислорода, необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе. При длительной интенсивной работе возникает суммарный кислородный долг, максимально возможная величина которого у каждого человека имеет предел (потолок). Кислородный долг образуется в том случае, когда кислородный запрос организма человека выше потолка потребления кислорода в данный момент. Например, при беге на 5000 м кислородный запрос у спортсмена, преодолевающего эту дистанцию за 14 мин, равен 7 л в 1 мин, а потолок потребления у данно­го спортсмена - 5,3 л, следовательно, в организме каждую минуту возникает кислородный долг, равный 1,7 л.

Нетренированные люди способны продолжать работу при долге, не превышающем 6-10 л. Спортсмены же высокого класса (особенно в циклических видах спорта) могут выполнять такую нагрузку, после которой возникает кислородный долг в 16-18 л и даже более. Кислородный долг ликвидируется после окончания работы. Время его ликвидации зависит от длительности и интенсивности работы (от нескольких минут до 1,5 ч).

Кислородное голодание организма - гипоксия. Когда в клетки тканей поступает меньше кислорода, чем нужно для полного обеспечения потребления в энергии (т.е. кислородный долг), наступает кислородное голодание, или гипоксия. Она может происходить не только из-за кислородного долга при физических нагрузках повышенной интенсивности. Гипоксия может наступать и по другим причинам, как внешним, так и внутренним.

Различаются следующие виды гипоксии:

1. двигательная - при интенсивной мышечной нагрузке (которую каждый ощущал на заключительном отрезке при беге на длинную дистанцию);

2. гипоксическая - при снижении парциального давления в арте­риальной крови из-за внешних причин;

3. циркуляторная (застойная) - при местных нарушениях цирку­ляции крови из-за длительных неудобных поз, из-за гипокинезии или сердечной недостаточности;

4. анемическая - из-за снижения кислородной емкости крови (при кровопотерях и прочих причинах).

Есть и другие причины возникновения гипоксии, связанные с патологическими состояниями.

Изменения в опорно-двигательной и других системах организма при физической нагрузке

Регулярные физические нагрузки увеличивают прочность костной ткани, повышают эластичность мышечных сухожилий и связок, увеличивают выработку внутрисуставной (синовиальной) жидкости. Все это способствует возрастанию амплитуды движений (гибкости).

При регулярных физических нагрузках увеличивается способность организма откладывать в мышцах (и печени) запас углеводов в виде гликогена и тем самым улучшать так называемое тканевое дыхание мышц. Если в среднем величина этого запаса составляет у нетренированного человека 350 г, то у спортсмена она может достигать 500 г. Это повышает их потенциальные возможности к проявлению не только физической, но и умственной работоспособности.

Обмен веществ

Всякая деятельность человека связана с расходом энергии, а следовательно, с необходимым обменом веществ. Обменные процессы протекают очень интенсивно. Почти половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трех месяцев (за 5 лет учебы роговица глаза у студентов сменяется 350 раз, а ткани желудка обновляются около 500 раз). Для нормального протекания этих процессов требуется расщепление сложных органических веществ, поступающих в организм человека.

Такими веществами, имеющими наибольшее значение, являются белки, углеводы, жиры (при участии воды, минеральных солей, вита­минов). Не все они в одинаковой степени участвуют в энергетическом обеспечении различных видов жизнедеятельности человека, различных проявлений его двигательной активности.

Обмен энергии.

Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается обменом энергии. Важнейшей физиологической константой организма человека является то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называется основным обменом. Величина его зависит от массы тела: чем она больше, тем больше обмен, но эта зависимость не прямолинейна.

Потребность организма в энергии оценивается в килокалориях. Естественно, эта потребность зависит от целого ряда факторов: уров­ня основного обмена, интенсивности выполняемой работы и др. Со­отношение количества энергии, поступившей в организм с пищей и израсходованной, называется энергетическим балансом, и находится он в тесной зависимости от характера жизнедеятельности.

Если минимальная величина суточных энергозатрат в норме составляет 2950-3850 ккал (конечно, в зависимости от возраста, пола и массы тела), то из них на мышечную деятельность должно рас­ходоваться не менее 1200-1900 ккал. Остальные энергозатраты обеспечивают поддержание жизнедеятельности организма в состоянии покоя, нормальную деятельность систем дыхания и кровообращения, обменные процессы и т.д. (энергия основного обмена).

Расход энергии тесно связан с особенностями различных физических упражнений.