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:
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.
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:
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.
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).
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.
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.
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.
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
|
Испытуемый |
Проба Штанге |
Проба Генчи |
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 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.
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.
Физиология – биологическая наука, изучающая функции человеческого организма в различных их проявлениях. Возраст 18–25 лет – это заключительный этап естественного физиологического развития организма человека. Под влиянием этих нагрузок в организме происходит целый ряд перестроечных приспособительных процессов, повышающих функциональные возможности организма, его способности противостоять внешним воздействиям. В результате происходит существенный рост уровня основных двигательных качеств: быстроты, силы, выносливости, гибкости, ловкости.
Адаптация – это приспособление органов чувств и организма к новым, изменившимся условиям существования. Адаптации способствуют адекватные по объёму и интенсивности нагрузки. После периода необходимого для отдыха израсходованные ресурсы восстанавливаются. Эффект сверхвосстановления после однократной нагрузки (одного тренировочного занятия) удерживается недолго, всего несколько дней.
Гипокинезия – это недостаток двигательной активности
В результате систематических занятий физическими упражнениями мышечная масса сердца может увеличится в 2–3 раза. В результате систематических занятий физическими упражнениями лёгочная вентиляция может увеличится в 20–30 раз.
Социальная адаптация и, в частности, адаптация студента к учебному процессу в высшем учебном заведении и к условиям, его сопровождающим, – это проблема в основном психологическая, но в конечном счёте, она так же замыкается на физиологии, на физиологических процессах, происходящих преимущественно в центральной нервной системе.
Длительное использование предельных нагрузок приводит к угнетению иммунитета. Локальный эффект повышения тренированности, который является неотъемлемой частью общего, связан с ростом функциональных возможностей отдельных физиологических систем. 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.
Показателями работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический объем крови, минутный объем крови. Пульс – волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. При мышечной работе в артериальной крови повышается содержание молочной кислоты. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца (ЧСС) и составляет в среднем 60–80 удар/мин. Предельная ЧСС у тренированных людей при физической нагрузке находится на уровне 200–220 удар/мин. В норме у здорового человека в возрасте 18–40 лет в покое кровяное давление равно 120/80 мм рт. ст. После прекращения нагрузки у тренированных людей оно быстро восстанавливается.
Если в покое кровь совершает полный кругооборот за 21–22 с, то при физических нагрузках – за 8 с и менее. Наиболее оптимальными считаются физические нагрузки при частоте сердечных сокращений 130–180 удар/мин. 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. 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.
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. 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 (ДО) – количество воздуха, проходящее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, дыхательная пауза, выдох).
Легочная вентиляция (ЛВ) – объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха.
Потребление кислорода (ПК) – 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.
Кислородный долг (КД) - количество кислорода, необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе.
Гипоксия – это кислородный голод. К видам гипоксии относится анемическая гипоксия.
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. Половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трёх месяцев.
Белки являются основным строительным материалом, из которого построены клетки всех тканей организма. Белки состоят из разнообразных белковых элементов – аминокислот. Основным источником полноценных белков служат животные белки.
Углеводы, к которым относятся глюкоза, животный крахмал – гликоген, используются организмом преимущественно как основной источник энергии.
Уменьшение концентрации глюкозы в крови до 0,07% (гипогликемия) снижает мышечную и умственную работоспособность.
Жиры обладают высокой энергетической ценностью – 1 г жиров при расщеплении выделяет 9,3 ккал.
Человеческий организм на 60–65% состоит из воды.
Минеральные соли способствуют поддержанию осмотического давления в клетках и биологических жидкостях, участвуют в обеспечении постоянства внутренней среды организма, в протекании химических процессов обмена веществ и энергии.
Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных количествах, они регулируют реакции обмена веществ, свертываемость крови, рост и развитие организма, сопротивляемость инфекционным заболеваниям.
Важнейшей физиологической константой организма человека является то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называется основным обменом. Потребность организма в энергии оценивается в килокалориях. Минимальная величина суточных энергозатрат в норме составляет 2950–3850 ккал. Соотношение количества энергии, поступившей в организм с пищей и израсходованной, называется энергетическим балансом, и находится он в тесной зависимости от характера жизнедеятельности.
Существует большая группа видов спорта и отдельных упражнений, особенностью которых является нестандартность исполнения – ациклические упражнения.
Для ликвидации молочной кислоты и восстановления АТФ требуется кислород. Анаэробную производительность организма характеризует кислородный долг. Чем выше концентрация лактата, тем сильнее ощущается утомление. Аэробный – это окислительный процесс.
Таблица 1
Зоны относительной мощности в спортивных упражнениях
(по B.C. Фарфелю, Б.С. Гиппенрейтеру)
Эти четыре зоны относительной мощности предполагают деление множества различных дистанций на четыре группы: короткие, средние, длинные и сверхдлинные. Мощность работы прямо зависит от ее интенсивности, а высвобождение и расход энергии при преодолении дистанций, входящих в различные зоны мощности, имеют существенно отличающиеся физиологические характеристики (табл.2).
Таблица 2
Физиологическая характеристика работы в зонах различной мощности
(по B.C. Фарфелю)
| Показатель | Зоны относительной мощности работы | |||
| максимальная | субмаксимальная | большая | умеренная | |
| Предельная длительность | До 25 с | От 25 с до 3 - 5 мин | От 3 - 5 мин до 30 мин | Свыше 30 мин |
| Величина потребления кислорода | Незначительная | Возрастает к максимальной | Максимальная | Пропорциональна мощности |
| Величина кислородного долга | Почти субмаксимальная | Субмаксимальная | Максимальная | Пропорциональна мощности |
| Вентиляция легких и кровообращение | Незначительная | Субмаксимальная | Максимальная | Пропорциональна мощности |
| Биохимические сдвиги | Субмаксимальные | Максимальные | Максимальные | Незначительные |
Зона максимальной мощности. В ее пределах выполняется работа, требующая предельно быстрых движений. Ни при какой другой работе не освобождается столько энергии в единицу времени, сколько при работе с максимальной мощностью. Работа мышц совершается почти полностью за счет бескислородного (анаэробного) распада веществ. Практически весь кислородный запрос (долг) организма удовлетворяется уже после работы. Дыхание ограничено – спортсмен либо не дышит, либо делает несколько коротких вдохов. Из-за кратковременности работы кровообращение не успевает усилиться, частота же сердечных сокращений значительно возрастает к концу работы. Однако минутный объем крови увеличивается ненамного, потому что не успевает вырасти систолический объем крови в сердце. Зона субмаксимальной мощности. В мышцах протекают не только анаэробные процессы, но и процессы аэробного окисления, доля которого увеличивается к концу работы из-за постепенного усиления кровообращения. Интенсивность дыхания также возрастает до самого конца работы. Все время прогрессирует кислородная задолженность. Кислородный долг к концу работы становится даже больше, чем при максимальной мощности. В крови происходят большие химические сдвиги.
Зона большой мощности. Возможности аэробного окисления более высоки, однако они все же несколько отстают от анаэробных процессов, поэтому накопление кислородного долга все же происходит. К концу работы он бывает значителен. Большие сдвиги наблюдаются в химическом составе крови и мочи.
Зона умеренной мощности. Это уже сверхдлинные дистанции. Работа умеренной мощности характеризуется устойчивым состоянием, с чем связаны усиление дыхания и кровообращения пропорционально интенсивности работы и отсутствие накопления продуктов анаэробного распада. При многочасовой работе наблюдается значительный общий расход энергии, что уменьшает углеводные ресурсы организма.
Таким образом, при тренировке на коротких, средних, длинных и сверхдлинных дистанциях и подобных упражнениях должны подбираться такие отрезки (упражнения) и такая интенсивность их преодоления, которые тренировали бы соответствующие этим дистанциям физиологические механизмы энергетического обмена, физиологически и психологически готовили бы тренирующегося к преодолению тех трудностей и неприятных ощущений, с которыми связано возможно более быстрое (качественное) выполнение конкретных упражнений.
Известно, что отношение энергии, полезно затраченной на работу, ко всей израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия (КПД). Считается, что наибольший КПД человека при привычной для него работе не превышает 0,30–0,35.
Работоспособность – это способность человека выполнять конкретную деятельность в рамках заданных временных лимитов и параметров эффективности. Основу работоспособности составляют не только биологические возможности человека, но и определенные знания и умения в сфере конкретной деятельности.
Длительность восстановления, критерием которого является готовность человека к повторным нагрузкам того же объема и интенсивности, находится в зависимости от степени общего или локального утомления организма, от характера и особенностей периода отдыха между нагрузками.
Утомление – это нормальное физиологическое состояние, которое возникает как следствие физической или умственной работы при недостаточности восстановительных процессов.
Утомление крайне многолико. Различают две фазы развития утомления: компенсированную и некомпенсированную. В компенсированной фазе не происходит видимого снижения работоспособности. Работа совершается за счет подключения к напряженной деятельности других систем организма, которые до наступления утомления не принимали активного участия в данной работе.
Невозможность поддержания нужной интенсивности работы даже при подключении резервных систем организма означает начало некомпенсированной фазы утомления.
При работе значительной интенсивности, не соответствующей уровню непосредственной готовности организма к выполнению данной нагрузки, возникает острое утомление.
Накопление различных сдвигов в нервно-мышечной и центральной нервной системе, возникающих при многократной утомительной работе, вызывает хроническое утомление.
При восстановлении работоспособности различают активный и пассивный отдых, а также некоторые дополнительные средства восстановления работоспособности, которые условно можно отнести к пассивному отдыху.
Феномен активного отдыха – Феномен Сеченова. Эффект активного отдыха зависит также от степени величины нагрузки, от степени развития утомления – при возрастании утомления оптимум стимулирующего влияния передвигается в сторону меньших нагрузок. Систематическое продолжение работы в состоянии утомления, длительное выполнение работы, связанной с чрезмерным нервно-психическим перенапряжением или физическим напряжением - все это может привести к переутомлению или перетренировке. При небольшой степени утомления дыхание нормальное.
Активный отдых не является панацеей: в период значительного утомления эффективность его понижается и может уступать эффективности пассивного отдыха. «Аутогенное погружение» - это состояние глубокой дрёмы. Саморегуляция эмоционального состояния проходит посредством самовнушения. Суть её заключается в проявлении волшебного действия слова(специально подобранных словесных формул).С ростом тренированности эффект активного отдыха увеличивается. Сон - это особое состояние мозга, при котором происходит торможение нервных клеток больших полушарий головного мозга.
К пассивному отдыху относится – массаж.
Гиподинамия – совокупность отрицательных морфофункциональных изменений в организме человека вследствие гипокинезии - хронического недостатка мышечной нагрузки, ослабление организма. Гиподинамия расстраивает эту систему, нарушая каждую из составляющих ее частей и их взаимодействие. В результате развивается кислородная недостаточность организма, гипоксия.
Гипокинезия – это недостаток двигательной активности.
Отсутствие достаточной дозы ежедневных мышечных движений создает особые неестественные условия для жизнедеятельности организма человека, отрицательно воздействует на обмен веществ, на структуру и функции всех тканей, органов.
Минимально необходимый объём ходьбы в день 10–12 тыс. шагов. Наиболее действенной альтернативой гипокинезии и гиподинамии в современных условиях могут и должны выступать разнообразные физические упражнения.
Ритмичное протекание физиологических процессов – это свойство живого организма. Практически все показатели жизнедеятельности – биохимические, физиологические, поведенческие – обнаруживают ритмические колебания в разных диапазонах частоты. Структуры в организме, ответственные за регуляцию ритмов, называют – эндогенными часами. У человека главный внутренний водителем ритма у человека является гипоталамус, ответственный за сохранение постоянства внутренней среды. Однако для большинства ритмов характерна индивидуальная изменчивость. Инфаркты миокарда случаются у «сов» в полтора раза чаще, чем у «жаворонков». Биоритмы отдельных органов и систем взаимодействуют друг с другом и образуют упорядоченную систему ритмических процессов – организацию деятельности организма во времени. Многие биоритмы (суточные, лунные и годовые) сформировались в ходе эволюции как целесообразное приспособление процессов жизнедеятельности организма к окружающей среде. Обычно высокий подъём работоспособности у человека наблюдается примерно с 8 до 12 и с 17 до 19ч.
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. Каждая мышца включает в себя от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч двигательных единиц. Чем большее напряжение должна развить мышца, тем большее количество двигательных единиц включается в работу.
Возбуждение – деятельное состояние клеток, когда они трансформируют и передают электрические импульсы другим клеткам.
Торможение – обратный процесс, направленный на снижение биоэлектрической активности и восстановление затраченной энергии.
Безусловными называют унаследованные рефлексы, заложенные от рождения в нервной системе. Примером простейшего двигательного безусловного рефлекса является непроизвольное отдергивание руки при ожоге. Рефлексы, формирующиеся в результате сочетания различных раздражителей с безусловными рефлексами, называются условными.
Нервная клетка с нервным волокном и мышечные клетки, которые активизируются от них, вместе образуют двигательную единицу. Чем большее напряжение должна развивать мышца, тем больше двигательных единиц включается в работу. Физиологической основой формирования двигательных навыков служат уже существовавшие или образующиеся временные связи между нервными центрами (иногда говорят, что у него (нее) хорошая двигательная база).
Двигательный стереотип – это стойкая последовательность автоматического выполнения ряда движений на уровне навыка. То есть образуется стойкая система нервных процессов - строго определенная последовательность рефлексов. Достаточно подействовать только первому раздражителю, как приходит в действие вся цепочка нервных процессов, участвующих в движении.
Фаза генерализации характеризуется расширением возбудительного процесса. При этом происходит вовлечение в работу даже «лишних» групп мышц, неоправданно большое напряжение работающих мышц и т.п. Движения скованны, угловаты, не координированы и неточны, неэкономичны.
В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений становится как бы автоматическим и не требует деятельного контроля сознания. Такой навык отличается высокой экономичностью и стабильностью выполнения всех составляющих его движений.
Весь процесс формирования двигательного навыка в зависимости от его особенностей сопровождается изменением физических нагрузок, а следовательно, и соответствующими физиологическими перестройками в функциях целого ряда внутренних органов и систем.
Глава 5
Основы здорового образа жизни студента. Физическая культура и жизнь студента
Под здоровым образом жизни следует понимать типичные формы и способы жизнедеятельности человека, которые закрепляют и совершенствуют резервные возможности организма, обеспечивая тем самым успешное выполнение индивидуальных, социальных и профессиональных функций.
Составляющими здорового образа жизни являются:
Оптимальное соотношение и чередование (режим) труда и отдыха;
Рациональное питание;
Организация сна;
Оптимальная двигательная активность;
Отказ от вредных привычек;
Соблюдение правил личной гигиены и закаливание;
Культура межличностных отношений.
Правильно организованный режим труда и отдыха, основанный на закономерности протекания биологических процессов в организме, должен всемерно учитывать своеобразие объективных условий учебного труда и быта и индивидуальные особенности и способности человека к выполнению различного вида работ. Лучшие условия для протекания физиологических процессов в организме создаются при чётко организованном образе жизни, при соблюдении постоянной последовательности различных видов труда и отдыха, питания и сна. Рациональное питание – это физиологически полноценный приём пищи людьми с учётом пола, возраста, характера труда и других факторов.
Как известно, пища служит источником энергии для работы всех систем организма, роста и обновления тканей. В среднем суточное потребление энергии у юношей составляет 2700 ккал, у девушек – 2400ккал. Общая калорийность рациона обеспечивается следующим образом: 1400 - 1600 ккал – за счёт углеводов (350–450г), 600–700 ккал – за счёт жиров (80–90г) и 400 ккал – за счёт белков (100г). Количество белков животного происхождения должно составлять 50–60% его суточной нормы, половина которой обеспечивается за счёт молочных продуктов.
При регулярных занятиях физическими упражнениями и спортом, в зависимости от его видов, энерготраты возрастают до 3500–4000 ккал. В связи с этим в рационе должно изменяться соотношение основных пищевых продуктов. При выполнении спортивных упражнений, увеличивающих мышечную массу, в питании следует повысить содержание белка (16-18% по калорийности), при длительных упражнениях на выносливость – содержание углеводов (60-65% по калорийности). При нагрузках, связанных с интенсивным потоотделением, следует несколько увеличить суточную норму потребления поваренной соли.
Сон - своеобразное психофизиологическое состояние человека, форма торможения ЦНС. Сон – обязательная и наиболее полноценная форма ежедневного отдыха для молодых людей студенческого возраста необходимо считать нормой ночного сна 7,5–8 ч. Важное значение для полноценного сна имеет обстановка: тишина, умеренная температура воздуха, чистый воздух, удобная постель. Лучшее время сна – с 23 часов.
Один из обязательных факторов здорового образа жизни студентов - систематическое, соответствующее состоянию здоровья использование физических нагрузок.
Здоровый образ жизни несовместим с вредными привычками. Употребление табака, алкоголя, наркотических средств входит в число важнейших факторов риска многих заболеваний, негативно отражающихся на здоровье любого человека, и совершенно несовместимо с регулярными занятиями физическими упражнениями и спортом.
У курящих студентов также понижается и общая умственная работоспособность. Уменьшаются и силовые показатели. Признаки нездоровья обычно проявляются и во внешнем виде человека. Цвет лица серо–землистый, иногда с желтизной, ранние морщины. Основной удар при постоянном курении берут на себя дыхательная и сердечно-сосудистая системы.
При употреблении алкоголя происходит нарушение работы органов пищеварения и процесса обмена веществ. Раздражая органы желудочно-кишечного тракта, алкоголь вызывает нарушение секреции желудочного сока и выделение необходимых ферментов, что приводит, как и при курении, к развитию гастритов, язвы желудка.
Ухудшается работа выделительной системы – функции почек и потоотделения. В организме лиц, склонных к регулярному приему алкоголя, происходит снижение содержания важнейших для жизнедеятельности витаминов В, РР, С, А, Е, понижается сопротивляемость организма к воздействию инфекций, наблюдается раннее облысение и выпадение зубов.
Характерными признаками наркомании является слезотечение, тошнота, рвота, боли в мышцах, чувство страха, бред преследования, тяжёлый сон. Общая деградация личности при употреблении наркотиков наступает в 15–20 раз быстрее, чем при злоупотреблении алкоголя.
Знание правил и требований личной гигиены обязательно для каждого культурного человека. Гигиена тела предъявляет особые требования к состоянию кожных покровов: при водных процедурах вместе с чешуйками эпидермиса кожи и секретом сальных и потовых желез удаляются различные вpeдныe вещества.
Гигиена одежды требует, чтобы при ее выборе руководствовались не мотивами престижности и стремлением идти в ногу с модой, а ее гигиеническим назначением в соответствии с родом деятельности и сезонными условиями, в которых она используется.
Гигиена обуви требует, чтобы она была легкой, эластичной, хорошо вентилируемой и обеспечивающей правильное положение стопы во время движений.
Гигиенические основы закаливания.
Закаливание – важное средство профилактики негативных последствий охлаждения организма или действия высоких температур. К настоящему времени сложился ряд методических указаний, повышающих эффективность закаливания:
Нужен определенный психологический настрой и мотивация на достаточно долгий процесс закаливания;
Закаливание должно быть систематическим;
Обязательно соблюдать принцип постепенности;
Не забывать об индивидуальном подходе (с учетом возраста, пола, состояния здоровья, уровня физической подготовленности и т.д.);
Для повышения разносторонности и эффективности закаливания рекомендуется использование различных средств: воздушная и водная среда, солнечная радиация;
Проводить закаливание в активном режиме, т.е. выполнять его во время физических упражнений или при физической работе;
Закаливание должно приносить удовольствие.
Закаливание водой - мощное средство, обладающее ярко выраженным охлаждающим эффектом, так как ее теплоемкость и теплопроводность во много раз больше, чем воздуха.
При купании происходит комплексное воздействие на организм воздуха, воды и солнечных лучей. Начинать купание рекомендуется при температуре воды 18–20°
Закаливание солнцем оказывает специфическое действие на организм в зависимости от вида солнечных лучей. Световые лучи усиливают протекание биохимических процессов, повышая иммунобиологическую реактивность организма. Инфракрасные лучи оказывают тепловое воздействие, ультрафиолетовые имеют бактерицидные свойства. Под их влиянием образуется пигмент меланин, в результате чего кожа приобретает смуглый цвет - загар, предохраняющий организм от избыточной солнечной радиации и ожогов. Ультрафиолетовые лучи необходимы для синтеза в организме витамина Д, без которого нарушается рост и развитие костей, нормальная деятельность нервной и мышечной систем. Ультрафиолетовые лучи в малых дозах возбуждают, а в больших угнетают ЦНС, могут привести к ожогу.
Глава 6
Психофизиологические основы учебного труда студентов. Средства физической культуры в регулировании работоспособности
Обеспечить высокое качество профессиональной подготовки выпускников вузов невозможно без их собственной активной учебно-трудовой деятельности. Психофизиологические основы ученого труда и интеллектуальной для деятельности студентов тесно связаны с состоянием здоровья и способностью адаптироваться к сложным условиям обучения. Наблюдения показывают, что студенты с ослабленным здоровьем чаще уходят в академический отпуск или вообще прекращают обучение в вузе. Возраст также оказывает определённое влияние на работоспособность при умственной деятельности. Наиболее благоприятными для занятий разными видами творческого умственного труда является возраст от 20 до 30 лет.
К субъективным факторам следует отнести индивидуальную неспособность адаптироваться к социальным условиям обучения в вузе; личностные качества (характер, острота восприятия чужого мнения и др.); мотивацию занятий в данном учебном заведении. К объективным факторам обучения относится пол студента.
Для учебного труда студентов, независимо от его временных параметров (учебный день, неделя, семестры учебного года), изменение умственной работоспособности характеризуется последовательной сменой периодов врабатывания, устойчивой и высокой работоспособности и периода её снижения. Около 35% студентов ощущают дезадаптационный синдром.
Человек проходит как бы три стадии в развитии своих отношений с другими людьми: в подростковом и юношеском возрасте его очень интересует мнение всех о нём; в молодом и зрелом возрасте – мнение людей, которых он уважает; в пожилом и старшем – чужое мнение уже мало его волнует, так как он сам себя знает лучше других. Поэтому желательно, чтобы период адаптации студента совпал с более высоким уровнем его реальной самооценки, что позволит ему, с одной стороны, исправлять свои недостатки, а с другой не попадать под чужое, нередко негативное влияние.
Мотивация обучения играет главную роль в заинтересованности студент при освоении предложенного учебного материала в данном вузе. Критически для студентов всех курсов, и особенно первого, является экзаменационный период.
Пребывания в характерной для лиц умственного труда «сидячей» позе, так как при этом кровь скапливается в сосудах, расположенных ниже сердца, уменьшается общий объем активно циркулирующей крови, что ухудшает кровоснабжение ряда важнейших органов, в том числе мозга. При эмоционально напряженном труде дыхание становится неравномерным, может учащаться и углубляться, наблюдается его кратковременная непроизвольная задержка. При этом насыщение крови кислородом может снижаться на 80%.
Интерес к эмоционально привлекательной учебной работе увеличивает продолжительность её выполнения. Снижение эффективности в одном виде учебного труда, но её сохранение в другом виде называют местным утомлением. До начала учебной работы у студентов частота пульса составляет 70 уд/мин. Рассеянное внимание, частые отвлечения являются характеристиками значительного утомления.
К факторам физиологического характера можно отнести состояние здоровья человека. Хронические заболевания не вызывают утомления, но способствуют его появлению.
Работоспособность студента вначале дня, как правило невысокая. Продолжительность периода оптимальной работоспособности составляет 1,5–3 часа. Период врабатывания характеризуется постепенным повышением работоспособности. Период высокой устойчивой работоспособности наблюдается в середине рабочей недели. Период полной компенсации можно отнести к периодам снижения работоспособности. Период устойчивой работоспособности в первом семестре длится, как правило 2,5 месяца. В период экзаменов работоспособность студентов снижается. Период врабатывания в начале учебного года составляет 3–3,5 недели. В период экзаменов при средней продолжительности самоподготовки интенсивность умственного труда возрастает по отношению к периоду учебных занятий на 85–100%. В экзаменационный период повышается физиологическая «стоимость» учебного труда студентов. Об этом свидетельствует факт снижения массы тела на 3–4 кг.
Наблюдения за студентами в период экзаменов показывают, что частота сердцебиений у них устойчиво повышается до 88 - 92 удар/мин против 76 - 80 удар/мин в период учебных занятий.
Напряжение на экзаменах у студентов со слабой успеваемостью выше, чем у тех, кто имел хорошую успеваемость. Большая величина снижения умственной работоспособности перед сессией наблюдается у студентов первого курса.
Студенты, отнесенные к «утреннему» типу, так называемые «жаворонки», наиболее адаптированы к существующему режиму обучения. Студенты «вечернего» типа – «совы», наиболее работоспособны с 13 до 24 ч. Аритмики - занимает промежуточное положение между рассмотренными двумя группами, но все же они стоят ближе к людям «утреннего» типа. Период спада работоспособности у «жаворонков» и «сов» целесообразно было бы использовать для отдыха и обеда.
Напряженная умственная работа непосредственно перед отходом ко сну затрудняет засыпание, приводит к так называемым ситуационным сновидениям, когда человек даже во сне продолжает решать нерешенную задачу, думать о прочитанном или написанном.
Импульсы, идущие от напряженной мускулатуры в центральную нервную систему, стимулируют деятельность головного мозга, помогают ему поддерживать нужный тонус. Оптимально дозированная мышечная нагрузка повышает общий эмоциональный тонус, создавая устойчивое бодрое настроение, которое служит благоприятным фоном для умственной деятельности и важным профилактическим средством против переутомления.
Мышечная деятельность, вызывающая резкое обострение эмоционального состояния (соревнования, единоборства, ответственные спортивные игры), ведет к угнетению умственной работоспособности. Наиболее благоприятное воздействие на утомленных учебным трудом студентов во время экзаменов оказывают упражнения циклического характера умеренной интенсивности с пульсом до 120–140 удар/мин. Среди разнообразных форм физической активности студентов утренняя гимнастика наименее сложна, но достаточно эффективна для ускоренного включения в учебно-трудовой день. У студентов регулярно выполняющих утреннюю гимнастику период врабатывания короче, чем у остальных в 2,7 раза.
Физкультурная пауза призвана решать задачу обеспечения активного отдыха студентов и повышения их работоспособности в течение учебного дня. Физические упражнения подбираются так, чтобы активизировать работу систем организма, не принимавших участия в обеспечении учебно-трудовой деятельности.
Попутная тренировка заключается в направленном использовании любых возможностей получения дополнительной физической тренировки в течение рабочего дня: частичная замена поездок на транспорте на пешее передвижение при следовании к месту учебы и обратно; подъемов и спусков на лифте.
В первой половине каждого семестра на учебных и самостоятельных занятиях целесообразно использовать физические упражнения с преимущественной (до 70–75%) направленностью на развитие силы, общей и силовой выносливости с интенсивностью ЧСС 120 - 150 удар/мин. Во второй половине – с преимущественной (до 70–75%) направленностью на развитие скоростных, скоростно-силовых качеств и скоростной выносливости с интенсивностью ЧСС 120–180 удар/мин. Нежелательный режим занятий в дни напряжённой учебной деятельности с ЧСС выше 160 уд/мин и моторной плотностью 65–75% Отношение времени, затраченного непосредственно на выполнение физических упражнений ко всей продолжительности занятий физкультурой, называют моторной плотностью урока. Более высокий уровень физической подготовленности обеспечивает рост уровня устойчивости умственной работоспособности к двигательным нагрузкам.
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».
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уральский государственный технический университет – УПИ
имени первого Президента России »
«Физическая культура»
Учебное электронное текстовое издание
Подготовлено кафедрой «циклических видов спорта»
Учебное пособие предназначено для студентов технических факультетов дневной формы обучения УГТУ – УПИ для изучения ознакомления с общими понятиями теории и методики физической культуры, эстетики физической культуры и спорта, биологических и социальных основ этой дисциплины.
© ГОУ ВПО УГТУ – УПИ, 2009
Екатеринбург
Учебное электронное текстовое издание
Основной курс лекций по предмету
«Физическая культура»
Редактор: Клименко
Разрешён к публикации
Электронный формат Объём
Издательство ГОУ-ВПО УГТУ-УПИ
Екатеринбург, ул. Мира, 19
Информационный портал
ГОУ-ВПО УГТУ-УПИ
http // www . ustu . ru
Глава 1
Физическая культура и спорт в общественной и профессиональной подготовке студентов
Понятие «культура» можно определить как степень раскрытия потенциальных возможностей личности в различных областях деятельности человека. Физическая культура представлена в обществе совокупностью духовных и материальных ценностей.
История физической культуры и спорта насчитывает тысячелетия. Физическая культура – часть общей культуры общества, направленная на укрепление и повышение уровня здоровья.
В эволюционном плане все составляющие организма человека развивались и совершенствовались на основе движения. Становление физической культуры и её развитие во многом обусловлено материальными условиями жизни общества.
Многие изменения во внутренней структуре каждого вида спорта зачастую зависели и зависят от прогресса техники, от результатов научных открытий.
Физическая культура и спорт в современном обществе являются сложными многофункциональными явлениями. Основным показателем физического состояния человека является его здоровье, которое обеспечивает полноценное выполнение человеком всех жизненных функций и форм деятельности в тех или иных конкретных условиях. Оздоровительная направленность физической культуры и массового спорта является закономерностью их функционирования. Здоровый генофонд страны может обеспечить хорошее физическое состояние будущих родителей.
Физическое воспитание предполагает оптимальное развитие всех двигательных качеств. Главным качеством спортсмена в его физической подготовленности является разносторонняя подготовка.
В совместном воспитании и развитии физических и духовных начал личности человека и заключается основная цель гармонического формирования человека. Физическое совершенство – исторически обусловленный уровень здоровья и всестороннего развития физических способностей людей. Признаки и показатели физического совершенства определяются реальными запросами и условиями жизни общества на каждом историческом этапе и поэтому меняются по мере развитии общества.
Особую роль физическая культура и спорт играют в подготовке к активной трудовой деятельности именно молодого поколения. Известно, что хорошо физически подготовленный человек, сильный, выносливый, ловкий и быстрый, владеющий многообразными умениями и навыками, быстрее и успешнее приспособится к новым условиям труда.
Физическая культура и спорт – средства укрепления мира, дружбы и сотрудничества между народами. Национальные виды спорта используются как средства физического воспитания. Международные спортивные встречи воспитывают уважение к представителям других стран, к их обычаям, позволяют создавать атмосферу взаимопонимания между людьми, поощряют международное сотрудничество.
В физкультурно - оздоровительной сфере сближены и сбалансированы личные и общественные интересы. Современный спорт имеет важное значение в развитии общечеловеческих контактов. Физическая культура личности характеризуется уровнем её образования в сфере физической культуры. Формирование характера и поведения человека, особенности его личности во многом определяются теми социальными условиями, окружением, в котором он жил и живет.
Одной из основных и трудных задач учебной дисциплины "Физическая культура» в высшем учебном заведении является формирование у всех студентов осмысленно положительной жизненной установки на физическую культуру и спорт. Показателем сформированности физической культуры личности можно отнести проявление самоорганизации и самообразования. Отношение каждого студента к физической культуре складывается из наличия или отсутствия знаний в области физической культуры и спорта. Основные критерии формирования физической культуры личности изложены в государственном стандарте .
В качестве средств физической культуры используются естественные силы природы, а физические упражнения являются основным специфическим средством. Физические упражнения являются наиболее эффективным способом снятия умственного утомления. В физкультурной практике физические упражнения применяются в виде многообразных упражнений, гимнастики, различных видов спорта, игр и туризма.
Факторы личной и общественной гигиены – неразрывная часть физической культуры. Базовая физическая культура является составляющей физической культуры. . Базовая физическая культура служит фундаментом для специализированных видов подготовки (профессионально-прикладной, спортивной и т. п.).
Спорт – составная часть физической культуры, средство и метод физического воспитания, основанный на использовании соревновательной деятельности и подготовке к ней, в процессе которой сравниваются и оцениваются потенциальные возможности человека.
Составляющей физической культуры, также являются и «фоновые виды» физической культуры, такие как гигиеническая и рекреативная физическая культура. Рекреативная – обычно представлена в режиме расширенного активного отдыха (спортивные развлечения с нестрого нормированными и нефорсированными физическими нагрузками, а также охота, активные виды рыбалки, активно-двигательные виды туризма).
Туризм – существенная составляющая физической культуры. Активные виды туризма (пеший, вело-, водный и др.) являются действенными физическими упражнениями, очень часто имеющими не только оздоровительный, спортивный, но и профессионально-прикладной характер. Профессионально-прикладная физическая подготовка связана с процессом профилированного (направленного) использования средств физической культуры и спорта для подготовки к будущей профессии.
«Фоновые» виды физической культуры (или, как их иначе называют, «малые формы») оказывают менее глубокое воздействие на физический статус и развитие организма, но они играют важную роль в оперативной регуляции текущего функционального состояния организма, создают определенные предпосылки к поддержанию повседневной активности человека в современных условиях жизни.
Физическое воспитание – педагогический процесс, направленный на формирование физической культуры личности в результате педагогического воздействия и самовоспитания. Составляющая физического воспитания это психофизическая подготовка. Реализация каждого компонента физической культуры тесно связана с процессом физического воспитания. Практическая реализация физического воспитания всегда имеет целевую установку на больший или меньший период жизни человека, что предполагает разработку программно-нормативных основ физического воспитания на каждый период.
Основным законодательным инструментом дисциплины «физическая культура» является приказ Министерства образования РФ. Программа по физической культуре включает в себя следующие основные разделы: организационно-методический, теоретический, практический, контрольный разделы.
Обязательными видами физических упражнений для включения в рабочую программу по физической культуре являются; отдельные дисциплины легкой атлетики (бег 100 м – муж., жен., бег 2000 м – жен., бег 3000 м – муж..), плавание, спортивные игры, лыжные гонки , профессионально-прикладная физическая подготовка (ППФП).
Одним из условий и критериев, обеспечивающих успешность процесса физического воспитания, является регулярность посещения обязательных практических занятий по учебной дисциплине «Физическая культура».
Учебные занятия (I–IV курсы) проводятся в форме: самостоятельных, теоретических, практических и контрольных работ .
Для практических занятий по учебной дисциплине «Физическая культура» на основании медицинского заключения студентов распределяют по трем учебным отделениям: основному, специальному, спортивному.
Студенты, не прошедшие медицинского обследования, к практическим учебным занятиям не допускаются. Кто по состоянию здоровья освобожден от практических занятий по физической культуре на длительный срок, также зачисляют в специальное учебное отделение для освоения доступных разделов программы. В это же отделение зачисляются студенты, назначенные на специальные практические занятия в группах лечебной физической культуры (ЛФК).
Установлены суммарные средние оценки тестов практического раздела: средняя оценка 2,0 очка – «удовлетворительно», 3,0 – «хорошо», 3,5 – «отлично». Все студенты специального отделения в конце каждого семестра представляют рефераты. В конце курса учебной дисциплины «Физическая культура» во всех учебных отделениях проводится экзамен. Итоговая аттестация студентов проводится в форме тестирования по теоретическому и методическому разделам программы.
Глава 2
Эстетика физической культуры и спорта
Первородная основа спорта имеет ярко выраженную гуманитарную направленность. О роли спорта в жизни современного человека о проблемах физического и духовного становления человека сказал Пьер де Кубертен в произведении «Ода спорту».
Наиболее ярко эстетика физической культуры и спорта проявляется во взглядах на красоту тела человека, на красоту его движений, на красоту спортивного соперничества, при котором демонстрируются не только физические, но и духовные качества спортсмена. Отрасль знаний, изучающая методы количественных показателей физического развития называется антропометрией.
Признаком совершенства физического облика еще в древнеарабских странах считалось условие, при котором длина большого пальца укладывалась вдоль того или иного звена тела строго определенное количество раз. Древние греки, у которых культ человеческого тела был достаточно высок, в своих представлениях о красоте фигуры также опирались на антропометрическую соразмерность тела человека. Антропометрическая соразмерность четко отразилась в классических пропорциях работ древнегреческих скульпторов. За основу их разработок по определению пропорции тела брались единицы меры, равные той или иной части тела человека. Такой единицей меры, называемой модулем, считается высота головы. Антропометрическая соразмерность тела человека древних определялась «квадратом древних». При всем разнообразии индивидуального эстетического восприятия телесной красоты основой красоты тела является его совершенная пропорциональность. Она же создает объективные предпосылки для здорового, нормального функционирования всех физиологических систем организма.
Эстетика физической культуры и спорта является эстетикой деятельности. О наличии и запасе физических сил и возможности человека экономно их расходовать свидетельствует лёгкость выполнения движений.
В начале ХХ в. выдающийся французский архитектор Ле Корбузье сформулировал принцип «функциональное прекрасно», т. е. прекрасно всё, что отвечает своему предназначению. Соревнование - спортивное зрелище. Мы можем часто наблюдать при просмотре футбольных матчей профессионалов, как игрок сознательно останавливает игру, выбивая мяч в аут, если видит, что соперник получил травму и лежит на поле.
Глава 3.
Биологические и социально-биологические основы физической культуры
В настоящее время анатомо-морфологическое строение организма человека общепринято изучать и излагать в следующей последовательности: клетки, ткани, органы, системы. Клетка способна автоматически настраиваться на оптимальный режим работы в непрерывно меняющихся условиях функционирования. В организме человека насчитывается более 100 трлн. регулярно обновляющихся клеток. Основное жизненное свойство клетки – это обмен веществ или метаболизм.
Основу мышцы составляют белки, главными свойствами мышцы являются: возбудимость и сократимость. Работа мышц, движение отдельных частей тела происходит в результате способности клеток мышечной ткани переходить в состояние возбуждения и сокращения. Физические упражнения способствуют увеличению количества гемоглобина в эритроцитах и количества эритроцитов в крови. Количество крови составляет 7–8% массы тела человека. У человека насчитывается более 600 мышц.
Ритмика сердечных циклов состоит из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца. Частота сердечных сокращений у здорового взрослого человека составляетударов в минуту.
Общая поверхность всех лёгочных пузырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м2. В коре головного мозга насчитывается свыше 14 млрд. клеток и 100 тыс. млрд. межклеточных связей. Мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы.
Оптимальная физическая нагрузка увеличивает потребность организма в питательных веществах, стимулирует выделение пищеварительных соков, активизирует перистальтику кишечника и тем самым повышает эффективность процессов пищеварения.
Прием пищи следует производить в оптимальных количествах за 2–3 часа до физических нагрузок.
Постоянную температуру тела человека поддерживает специальная система терморегуляции, состоящая из физических механизмов теплоотдачи: теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Однако некоторый подъем температуры тела, в частности на 1–1,5°С, наблюдаемый при мышечной работе, способствует более эффективному протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов, повышению работоспособности организма и эластичности мышц. Повышение температуры тела до 38–38,5°С у нетренированного человека может привести к тепловому удару. Тренированные люди подобную температуру переносят хорошо, и их работоспособность сохраняется на высоком уровне.
Глава 4
Физиологическая характеристика двигательной активности и формирование движений
Физиология – биологическая наука, изучающая функции человеческого организма в различных их проявлениях. Возраст 18–25 лет – это заключительный этап естественного физиологического развития организма человека. Под влиянием этих нагрузок в организме происходит целый ряд перестроечных приспособительных процессов, повышающих функциональные возможности организма, его способности противостоять внешним воздействиям. В результате происходит существенный рост уровня основных двигательных качеств: быстроты, силы, выносливости, гибкости, ловкости.
Адаптация – это приспособление органов чувств и организма к новым, изменившимся условиям существования. Адаптации способствуют адекватные по объёму и интенсивности нагрузки. После периода необходимого для отдыха израсходованные ресурсы восстанавливаются. Эффект сверхвосстановления после однократной нагрузки (одного тренировочного занятия) удерживается недолго, всего несколько дней.
Гипокинезия – это недостаток двигательной активности
В результате систематических занятий физическими упражнениями мышечная масса сердца может увеличится в 2–3 раза. В результате систематических занятий физическими упражнениями лёгочная вентиляция может увеличится в 20–30 раз.
Социальная адаптация и, в частности, адаптация студента к учебному процессу в высшем учебном заведении и к условиям, его сопровождающим, – это проблема в основном психологическая, но в конечном счёте, она так же замыкается на физиологии, на физиологических процессах, происходящих преимущественно в центральной нервной системе.
Длительное использование предельных нагрузок приводит к угнетению иммунитета. Локальный эффект повышения тренированности, который является неотъемлемой частью общего, связан с ростом функциональных возможностей отдельных физиологических систем. 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.
Показателями работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический объем крови, минутный объем крови. Пульс – волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. При мышечной работе в артериальной крови повышается содержание молочной кислоты. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца (ЧСС) и составляет в среднем 60–80 удар/мин. Предельная ЧСС у тренированных людей при физической нагрузке находится на уровне 200–220 удар/мин. В норме у здорового человека в возрасте 18–40 лет в покое кровяное давление равно 120/80 мм рт. ст. После прекращения нагрузки у тренированных людей оно быстро восстанавливается.
Если в покое кровь совершает полный кругооборот за 21–22 с, то при физических нагрузках – за 8 с и менее. Наиболее оптимальными считаются физические нагрузки при частоте сердечных сокращений 130–180 удар/мин. 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. 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.
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. 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 (ДО) – количество воздуха, проходящее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, дыхательная пауза, выдох).
Легочная вентиляция (ЛВ) – объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха.
Потребление кислорода (ПК) – 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.
Кислородный долг (КД) - количество кислорода, необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе.
Гипоксия – это кислородный голод. К видам гипоксии относится анемическая гипоксия.
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. Половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трёх месяцев.
Белки являются основным строительным материалом , из которого построены клетки всех тканей организма. Белки состоят из разнообразных белковых элементов – аминокислот. Основным источником полноценных белков служат животные белки.
Углеводы, к которым относятся глюкоза, животный крахмал – гликоген, используются организмом преимущественно как основной источник энергии.
Уменьшение концентрации глюкозы в крови до 0,07% (гипогликемия) снижает мышечную и умственную работоспособность.
Жиры обладают высокой энергетической ценностью – 1 г жиров при расщеплении выделяет 9,3 ккал.
Человеческий организм на 60–65% состоит из воды.
Минеральные соли способствуют поддержанию осмотического давления в клетках и биологических жидкостях, участвуют в обеспечении постоянства внутренней среды организма, в протекании химических процессов обмена веществ и энергии.
Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных количествах, они регулируют реакции обмена веществ, свертываемость крови, рост и развитие организма, сопротивляемость инфекционным заболеваниям.
Важнейшей физиологической константой организма человека является то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называется основным обменом. Потребность организма в энергии оценивается в килокалориях. Минимальная величина суточных энергозатрат в норме составляет 2950–3850 ккал. Соотношение количества энергии, поступившей в организм с пищей и израсходованной, называется энергетическим балансом, и находится он в тесной зависимости от характера жизнедеятельности.
Существует большая группа видов спорта и отдельных упражнений, особенностью которых является нестандартность исполнения – ациклические упражнения.
Для ликвидации молочной кислоты и восстановления АТФ требуется кислород. Анаэробную производительность организма характеризует кислородный долг. Чем выше концентрация лактата, тем сильнее ощущается утомление. Аэробный – это окислительный процесс.
Таблица 1
Зоны относительной мощности в спортивных упражнениях
(по B. C. Фарфелю,)
Степень мощности | Продолжительность работы | Виды физических упражнений при рекордном выполнении |
Максимальная | От 20 до 25 с | Бег 100 и 200 м. Плавание 50 м. Велогонка 200 м с хода |
Субмаксимальная (ниже максимальной) | От 25с до 3-5 мин | Бег 400, 800, 1000, 1500 м. Плавание 100, 200,400 м. Бег на коньках 500, 400, 1500, 3000 м. Велогонки 300, 1000, 2000, 3000 и 4000 м |
От 3-5 мин до 30 мин | Бег 2, 3, 5, 10 км. Плавание 800, 1500 м. Бег на коньках 5, 10 км. Велогонки 5000,м |
|
Умеренная | Свыше 30 мин | Бег 15 км и больше. Спортивная ходьба 10 км и больше. Бег на лыжах 10 км и больше. Велогонки 100 км и больше |
Эти четыре зоны относительной мощности предполагают деление множества различных дистанций на четыре группы: короткие, средние, длинные и сверхдлинные. Мощность работы прямо зависит от ее интенсивности, а высвобождение и расход энергии при преодолении дистанций, входящих в различные зоны мощности, имеют существенно отличающиеся физиологические характеристики (табл.2).
Таблица 2
Физиологическая характеристика работы в зонах различной мощности
(по B. C. Фарфелю)
Показатель | Зоны относительной мощности работы |
|||
максимальная | субмаксимальная | умеренная |
||
Предельная длительность |
до 3 - 5 мин | От 3 - 5 мин до 30 мин | Свыше 30 мин |
|
Величина потребления кислорода | Незначительная | Возрастает к максимальной | Максимальная | Пропорциональна мощности |
Величина кислородного долга | Почти субмаксимальная | Субмаксимальная | Максимальная | Пропорциональна мощности |
Вентиляция легких и кровообращение | Незначительная | Субмаксимальная | Максимальная | Пропорциональна мощности |
Биохимические сдвиги | Субмаксимальные | Максимальные | Максимальные | Незначительные |
Зона максимальной мощности. В ее пределах выполняется работа , требующая предельно быстрых движений. Ни при какой другой работе не освобождается столько энергии в единицу времени, сколько при работе с максимальной мощностью. Работа мышц совершается почти полностью за счет бескислородного (анаэробного) распада веществ. Практически весь кислородный запрос (долг) организма удовлетворяется уже после работы. Дыхание ограничено – спортсмен либо не дышит, либо делает несколько коротких вдохов. Из-за кратковременности работы кровообращение не успевает усилиться, частота же сердечных сокращений значительно возрастает к концу работы. Однако минутный объем крови увеличивается ненамного, потому что не успевает вырасти систолический объем крови в сердце. Зона субмаксимальной мощности. В мышцах протекают не только анаэробные процессы, но и процессы аэробного окисления, доля которого увеличивается к концу работы из-за постепенного усиления кровообращения. Интенсивность дыхания также возрастает до самого конца работы. Все время прогрессирует кислородная задолженность. Кислородный долг к концу работы становится даже больше, чем при максимальной мощности. В крови происходят большие химические сдвиги.
Зона большой мощности. Возможности аэробного окисления более высоки, однако они все же несколько отстают от анаэробных процессов, поэтому накопление кислородного долга все же происходит. К концу работы он бывает значителен. Большие сдвиги наблюдаются в химическом составе крови и мочи.
Зона умеренной мощности. Это уже сверхдлинные дистанции. Работа умеренной мощности характеризуется устойчивым состоянием, с чем связаны усиление дыхания и кровообращения пропорционально интенсивности работы и отсутствие накопления продуктов анаэробного распада. При многочасовой работе наблюдается значительный общий расход энергии, что уменьшает углеводные ресурсы организма.
Таким образом, при тренировке на коротких, средних, длинных и сверхдлинных дистанциях и подобных упражнениях должны подбираться такие отрезки (упражнения) и такая интенсивность их преодоления, которые тренировали бы соответствующие этим дистанциям физиологические механизмы энергетического обмена, физиологически и психологически готовили бы тренирующегося к преодолению тех трудностей и неприятных ощущений, с которыми связано возможно более быстрое (качественное) выполнение конкретных упражнений.
Известно, что отношение энергии, полезно затраченной на работу, ко всей израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия (КПД). Считается, что наибольший КПД человека при привычной для него работе не превышает 0,30–0,35.
