Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ухтинский государственный технический университет
(УГТУ)
Институт физической культуры и спорта
СОЦИАЛЬНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ
Методические указания по изучению теоретического раздела
дисциплины «Физическая культура»
Ухта 2009
УДК [611+612.017.2]: 796 (075.8)
П 76
Прилюдько, И. А.
Социально-биологические основы физической культуры [Текст] : метод. указания /
И. А. Прилюдько. – Ухта : УГТУ, 2009. – 50 с.
В методических указаниях «Социально-биологические основы физической культуры», являющемся разработкой по дисциплине «Физическая культура», представлен
материал для самостоятельного изучения студентами.
Работа представлена в форме тематического обзора, основанного на работах ведущих ученых и специалистов в области анатомии человека, биологии, физического
воспитания, спортивной тренировки и медицины. В ней освещены социальнобиологические
основы
физической
культуры.
Рассмотрены
анатомофизиологические особенности систем организма человека, основные физиологические функции и их регуляция в организме, адаптация организма к физическим нагрузкам и напряжениям.
Методические указания предназначены для преподавателей физической культуры и
студентов высших учебных заведений.
Работа рассмотрена и одобрена на заседании учебно-методической комиссии Института физической культуры от 17.11.2009 г., пр. № 12 и предложена для издания
Рецензент Круглий А. В., зав. кафедрой физического воспитания УГТУ.
В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.
План 2009 г., позиция 233.
Подписано в печать 29.12.2009 г. Компьютерный набор.
Объем 50 с. Тираж 50 экз. Заказ № 237.
© Ухтинский государственный технический университет, 2009
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13.
Отдел оперативной полиграфии УГТУ.
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.
ред. Б. А. Никитюка, А. А. Гладышевой, Ф. В. Судзиловского. – 5 изд., перераб. и
доп. – М.: Физкультура и спорт, 1985.
13. Лубышева, Л. И. Социология физической культуры и спорта [Текст]: учеб.
пособие / Л. И. Лубышева. – М.: Академия, 2001.
14. Макарова, Г. А. Спортивная медицина [Текст]: учеб. / Г. А. Макарова. – М.:
Советский спорт, 2003.
15. Научные основы физической культуры и здорового образа жизни [Текст]:
учеб. пособие / В. Ю. Волков, Ю. С. Ланев, В. П. Петленко [и др.]; под общей ред.
Д. Н. Давиденко; СПбГТУ, БПА. – СПб., 2001.
16. Серопегин, И. М. Физиология человека [Текст]: учеб. для средних учебных
заведений физической культуры / В. М. Волков, М. М. Синайский. – М., 1979.
50
СОДЕРЖАНИЕ
Введение …………………………………………………………………………….
ГЛАВА 1. Организм человека как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся биологическая система ………………………………………………...
1.1 Воздействие природных и социально-экономических факторов, внешней
среды на организм человека …………………………………………………
1.2 Клетка – структурно-функциональная единица организма человека
1.3. Системы органов и аппаратов ……………………………………………….
1.4. Адаптационные резервы организма человека ……………………………...
1.5. Повышение уровня адаптации и устойчивости организма человека к различным условиям внешней среды …………………………………..............
1.6. Адаптация к нарушению биологических ритмов …………………………..
1.7. Спортивная работоспособность и ее изменения …………………………...
ГЛАВА 2. Физическая и умственная деятельность человека …………………..
2.1. Взаимосвязь физической и умственной деятельности человека ………….
2.2. Утомление и восстановление при физической и умственной работе …….
2.3. Средства физической культуры, обеспечивающие устойчивость к физической и умственной деятельности человека ………………………………
ГЛАВА 3. Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма человека под воздействием направленной
физической тренировки ……………………………………………………………
3.1. Опорно-двигательный аппарат ……………………………………………...
3.2 Воздействие физической тренировки на кровь и кровеносную систему ...
3.3 Дыхательная система ………………………………………………………...
3.4 Функции пищеварения, выделения, терморегуляции и желез внутренней
секреции ………………………………………………………………………
3.5 Сенсорные системы …………………………………………………………
3.6 Нервная и гуморальная регуляция деятельности организма ……………...
3.7 Совершенствование обмена веществ и энергии под воздействием направленной физической тренировки ………………………………………..
3.8 Адаптация организма к физическим нагрузкам и напряжениям ………….
Контрольные задания ………………………………………………………...
Библиографический список …………………………………………………
3
4
4
4
6
8
8
10
13
14
15
15
16
18
22
22
28
33
36
42
43
45
46
48
49
Введение
Человек – высшая ступень развития биологической эволюции, элемент живой
природы и социальной жизни человеческого сообщества, является биосоциокультурной системой, уникальность которой определяется сплавом природных, врожденных особенностей индивида и приобретенных им в процессе развития, влияния
на него социальной среды.
Процесс физического развития человека выражается в совершенствовании
форм и функций организма, реализации его физических возможностей. Без знаний в
области анатомо-физиологических особенностей организма человека невозможно
организовать процесс формирования здорового образа жизни и физической подготовки населения, в том числе и учащейся молодежи. Однако биологические процессы развития человека не происходят изолированно от его социальных функций, вне
существенного влияния общественных отношений.
Физическая культура в этом отношении представляет собой социальный фактор целесообразного воздействия на процесс физического совершенствования человека, позволяющий обеспечить направленное развитие его жизненно важных физических качеств и способностей.
Социально-биологические основы физической культуры – это принципы взаимодействия социальных и биологических закономерностей в процессе овладения
человеком ценностями физической культуры.
ГЛАВА 1.
ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА КАК ЕДИНАЯ САМОРАЗВИВАЮЩАЯСЯ
И САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯСЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.
1.1. Воздействие природных и социально-экономических факторов,
внешней среды на организм человека
Организм человека представляет собой сложноорганизованную, целостную
систему многочисленных и тесно связанных элементов (клеток, тканей, органов,
систем), строение и функции которых наследуются, но в процессе жизнедеятельности зависят и изменяются под влиянием условий внешней среды.
Развитие организма осуществляется во все периоды его жизни – с момента зачатия и
до ухода из жизни. Онтогенез – индивидуальное развитие организма конкретного
человека, характеризующееся диалектическим единством эволюционных и инволюционных изменений.
В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне. Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма человека (температуры тела, кровяного давления, содержания глюкозы в крови и т. п.). Регулируется с помощью совокупности сложных
4
Задание 7. Заполните таблицу.
Задание 9. Приведите в соответствие названия функций пищеварительной системы
и их характеристики, используя ключевые слова.
Ключевые слова: всасывающая, экскреторная, моторная, секреторная.
Библиографический список
1. Агаджанян, Н. А. Адаптация и резервы организма [Текст]: Н. А. Агадженян. –
М.: Физическая культура и спорт, 1985.
2. Бальсевич, В. К. Физическая активность человека [Текст] / В. К. Бальсевич,
В. А. Запорожанов. – К.: Здо-ров'я, 1987.
3. Биология [Текст]: пособие для поступающих в вуз / под ред. Е. Е. Антипова;
РГАФК. – М., 1999.
4. Васильева, В. В. Физиология человека [Текст]: учеб. / В. В. Васильева. – Физическая культура. Основы здорового образа жизни. – М., 1984.
5. Волков, В. М. Восстановительные процессы в спорте [Текст] / В. М. Волков. –
М.: Физическая культура и спорт, 1977.
6. Воробьев, А. Н. Тренировка, работоспособность, реабилитация [Текст] /
А. Н. Воробьев. – М.: Физкультура и спорт, 1977.
7. Давиденко, Ю. Н. Физическая культура. Основы здорового образа жизни
[Текст]: учеб. пособие / Ю. Н. Давиденко, П. В. Половников, Ю. Ю. Глушков;
СПбГТУ. – СПб., 1997.
11. Деминский, А. Ц. Методические основы оздоровительной физической культуры [Текст]: учеб. пособие для ин-тов и фак-тов физкультуры и спорта / Холодов Ж. К, Кузнецов В. С. – Донецк, 2001.
12. Иваницкий, М. Ф. Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии) [Текст]: учеб. для ин-тов физ. культуры / М. Ф. Иваницкий; под
49
Неспецифическими средствами повышения нормы реакции являются предварительное пребывание в условиях высокогорья, химические препараты, служащие
стимуляторами процессов биосинтеза в клетке.
Контрольные задания
Задание 1. Перечислите основные сферы внешней среды, оказывающие влияние на
человека. Приведите примеры.
Задание 2. Перечислите виды и формы адаптации, дайте им краткую характеристику.
Задание 3. Перечислите железы внутренней секреции. В чем заключается их физиологическая роль в организме человека?
Задание 4. Установите соответствие между понятиями.
Понятие
Определение
Системы
органов
Аппараты
органов
Ткань
совокупность органов, участвующих в выполнении какого-либо конкретного
сложного акта деятельности организма
совокупность однородных органов, сходных по своему общему строению,
функции и развитию
функциональное объединение органов различного происхождения, строения и
разного места расположения в организме
приспособительных реакций организма, направленных на устранение или максимальное
ограничение действия различных факторов внешней и внутренней среды, нарушающих
это равновесие.
Внешняя среда, оказывающая влияние на человека, состоит из четырех взаимодействующих между собой сфер: физической, биологической, социальной и производственной (рис. 1). Влияние внешней среды на организм человека весьма многогранно, оказывает как полезное, так и вредное воздействие. Из внешней среды человек получает необходимые для жизнедеятельности и развития организма тепло, воду, воздух, пищу.
Функциональ- система клеток и неклеточных структур, которые обладают общностью строеная система ния и происхождения, специализированная на выполнении определенных
функций
Задание 5. Впишите в текст ключевые слова.
Психоактивные вещества – .........................понятие, это и целый ряд медицинских
...................., и некоторые............. ___.. технического или бытового назначения, и различные группы химических веществ, которые наносят .................. психическому и
физическому............................человека.
Задание 6. Найдите ошибки, допущенные в тексте, и исправьте их.
Наименьшее количество кислорода, которое организм может потребить в минуту при умеренно-интенсивной мышечной работе, называется максимальным потреблением кислорода (МПК). МПК является показателем анаэробной (кислородной) производительности организма, связанной с его способностью выполнять умеренную физическую работу при достаточном количестве поступающего в организм
углекислого газа для получения необходимого количества энергии. Величина МПК
характеризует функциональное состояние нервной и сенсорной систем, степень тренированности организма к краткосрочным физическим нагрузкам.
48
Рис. 1. Сферы внешней среды, влияющие на человека
Но он также получает и многочисленный поток отрицательных раздражителей
(слишком высокая или низкая температура, избыток солнечной радиации, производственные, профессиональные вредные воздействия и др.), который стремится нарушить постоянство (гомеостаз) внутренней среды организма.
Существование человека в этих условиях возможно только в том случае, если
организм своевременно реагирует на воздействия внешней среды соответствующими приспособительными реакциями и сохраняет постоянство своей внутренней среды или адаптируется к новым условиям существования.
Природные и социально-биологические факторы, влияющие на организм человека,
неразрывно связаны с экологией
Экология (греч. oikos-дом, жилище, родина; logos-учение, понятие) – это и область
знания, и часть биологии, и учебная дисциплина, и комплексная наука. Экология рассматривает взаимоотношения организмов друг с другом и с неживыми компонентами
природы Земли (ее биосферы). Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с природой, процесс сохранения и укрепления его здоровья.
5
Экологические факторы – это показатели окружающей человека внешней среды, отражающие состояние воздуха, воды, почвы, пищевых продуктов, световых потоков, геомагнитных и электромагнитных полей и т. п. Человек зависит от условий
среды обитания так же, как природа зависит от человека. Между тем, влияние производственной деятельности на окружающую природу (загрязнение атмосферы почвы, водоемов отходами производства, вырубка лесов, повышенная радиация в результате аварий и нарушений технологий) ставит под угрозу существование человека. Эти изменения оказывают крайне неблагоприятное воздействие на физическое и
психическое здоровье человека. Около 80% болезней современного человека – результат ухудшения экологической ситуации на планете.
1.2. Клетка – структурно-функциональная единица организма человека
Основу строения и функционирования организма составляют клетки и их сообщества (популяции).
В настоящее время изучение физико-химических свойств строения клетки
значительно продвинулось вперед благодаря успехам в развитии микроскопической
и микротомной техники (созданию электронного микроскопа (1932), микрофотографии и микросъемки), а также совершенствованию приемов фиксации и окраски
клеточных срезов, центрифугированию клеточного содержимого.
Как показывают приблизительные расчеты, в состав нашего организма входит
порядка 1014 клеток. Их бесчисленное множество можно разделить на два типа: соматические клетки, образующие все органы нашего тела, и половые клетки, или гаметы, участвующие в размножении организма и играющие основную роль в передаче наследственной информации от родителей к потомству. Несмотря на значительные различия между соматическими и половыми клетками, все они имеют единый
план строения и некоторые общие функциональные особенности.
Основными свойствами живых клеток являются питание, биосинтез органических соединений, распад и окисление клеточных веществ, раздражимость, рост и
размножение.
Размеры и формы клеток человеческого организма колеблются в значительных
пределах. Размеры клеток варьируют от 7 до 200 микрон. Например, эритроциты человека имеют диаметр всего 7-8 микрон, а отростки нервных клеток человека могут достигать длины 1-1,5 м. Форма клеток во многом определяется функцией. Например, нервные клетки имеют многочисленные отростки, а у мышечных они отсутствуют. Чаще
всего клетки имеют шаровидную, овальную, кубическую, призматическую или цилиндрическую форму. Встречаются звездчатые, нитчатые и дисковидные клетки.
Общим для всех клеток является их морфологическое строение. Основными
частями клетки являются оболочка, цитоплазма и ядро. Система клеток и неклеточ6
Физические нагрузки неодинаковой интенсивности оказывают разное действие на организм. Слабые нагрузки не вызывают заметных изменений, нагрузки
Средней интенсивности стимулируют морфофункциональную перестройку организма соответственно новому уровню деятельности, ускоряют рост. Сильные нагрузки тормозят эти процессы, в результате чего возникает разрыв между биологическими возможностями организма и объемом деятельности. Сверхсильные нагрузки вызывают функциональные и структурные нарушения. Несоответствие между
тем, что может организм, и тем, что он должен выполнить, становится чрезмерно
большим. Это служит источником скрытых и явных повреждений, травм.
Из сказанного следует, что оптимальным уровнем нагрузки является средний. Однако восприимчивость организма к действию любого средового воздействия индивидуальна. То, что для одного будет нагрузкой средней интенсивности, на другого повлияет как слабая, а на третьего – как сильная. Принято считать, что это связано с
различиями в норме реакции организма на внешние воздействия.
Норма реакции – это индивидуальные особенности восприимчивости организма к действию конкретного фактора среды. Норма реакции организма, его реактивность, зависит от наследственных особенностей, возраста, пола, конституции,
физиологического состояния, состояния здоровья и других факторов.
В основе адаптации организма к нарастающим физическим нагрузкам лежат, с
одной стороны, по-разному себя проявляющие механизмы роста и развития, а с другой, – компенсаторно-приспособительные процессы, совершающиеся в виде клеточной и внутриклеточной регенерации.
Выделяют рациональную и нерациональную формы адаптации. В настоящее
время лучше всего изучены эти формы адаптации к повышенным физическим нагрузкам для костей и сердечной мышцы.
Рациональная форма адаптации сердечной мышцы протекает без отчетливой
гипертрофии миокарда (т. е. увеличение объема и числа клеток). Она развивается
постепенно, с использованием механизмов внутриклеточной регенерации. Нерациональная форма адаптация сердечной мышцы характеризуется как ведущим признаком гипертрофией кардиомиоцитов и миокарда в целом.
Если нерациональная форма адаптации служит следствием несоразмерности
уровня физической нагрузки норме реакции организма, то следует либо понизить
нагрузки, либо повысить норму реакции. Повысить норму реакции можно как специфическими, так и неспецифическими средствами.
Примером использования специфических средств служит применение механических нагрузок слабой и средней интенсивности для подготовки костной системы к восприятию механических нагрузок большой интенсивности.
47
ляет около 60% общей массы тела, в организме женщины – 50%. Около 60-65% воды составляет внутриклеточная жидкость, 35-40% – внеклеточная жидкость Потеря
всего 9-12% воды от общего количества может привести к смерти.
Минеральные вещества в организме определяют осмотическое давление жидкостей, возбудимость клеток, активную реакцию внутренней среды, транспорт респираторных газов, входят в состав костной ткани, гормонов, ферментов и т. д. Регуляция потребности воды и минеральных веществ определяется чувством жажды и
солевого аппетита, а выделение осуществляется посредством нервных и гуморальных влияний на почки и потовые железы. Для поддержания нормальной жизнедеятельности, обеспечения роста и обмена веществ организму необходимы (в ничтожных количествах) витамины.
Для измерения энерготрат существуют различные методы: расчетный (по таблицам); прямой калориметрии (измерение выделившегося тепла в термокамере); непрямой калориметрии (определение образовавшейся энергии по кислородному запросу). Затраты энергии для поддержания жизнедеятельности организма на минимальном уровне определяет основной обмен (утром, натощак, в условиях покоя), у
мужчин он составляет около 1 ккал/кг х ч, у женщин на 10% меньше.
3.8. Адаптация организма к физическим нагрузкам и напряжениям
Одной из задач тренировочного процесса является адаптация организма человека к возрастающим нагрузкам. С физиологической точки зрения тренированность –
это состояние адаптированности, характеризующееся совершенной системой функциональных резервов адаптации организма и готовностью к ее быстрому и эффективному включению в функционирование, что отражается в высокой работоспособности.
Тренировка в этом случае может рассматриваться как процесс развития физических
качеств в процессе повторения упражнения и возрастания нагрузок путем использования организмом соответствующих резервов, а также формирования и совершенствования двигательных навыков на основе сложных комплексов условных и безусловных рефлексов.
Физиологическим механизмом тренировочного процесса служит стрессреакция, которая представлена следующими последовательными процессами: внешний фактор – стресс-реакция – выброс в кровь большого количества кортикоидов –
активизация клеточного деления – адаптация к внешнему воздействию – прекращение стресс-реакции – уменьшение выработки кортикоидов – торможение клеточного
деления.
Физические нагрузки являются универсальным средством, оказывающим положительное влияние на все системы и органы человека. Физические нагрузки закаливают, тренируют, тренируют организм человека, повышают неспецифическую
сопротивляемость организма к различным инфекционным факторам.
46
ных структур, которые обладают общностью строения и происхождения, специализированная на выполнении определенных функций, называется тканью. При строении каждого органа принимает участие не одна какая-либо ткань, а различные виды
тканей. Различают ткани эпителиальные (покровные), ткани внутренней среды, или
соединительные, мышечные ткани и нервную ткань.
Ткани образуют комплексы – органы и системы органов. Орган – часть человеческого тела с присущей ему определенной формой, строением, функцией. Он представляет собой систему основных видов тканей, но с преобладанием одной (или двух) из них.
Помимо отдельных органов в состав организма входят системы органов – совокупность однородных органов, сходных по своему общему строению, функции и развитию (костно-мышечная, дыхательная, кровеносная, система органов пищеварения,
выделения и т. д.). В создании каждого органа участвуют все четыре вида тканей, но
лишь один из них является рабочим. Так, для мышцы основная рабочая ткань – мышечная, для печени – эпителиальная, для нервных образований – нервная.
Созревание разных органов с различной скоростью и достижение структурнофункциональной зрелости в разные сроки индивидуального развития называется гетерохронией.
Различают парные и непарные органы. Однотипные органы могут быть весьма
многочисленны, например лимфатические узлы. Каждая кость или мышцы могут рассматриваться как отдельные органы, имеющие свою историю развития, определенные,
только им присущие форму и функцию в организме, топографические и другие особенности. Непарные органы асимметричны как по своему строению, так и по местоположению в организме. Некоторые локализуются преимущественно в одной половине тела:
желудок, селезенка, сердце сдвинуты влево от срединной плоскости, печень – вправо.
Парные органы неодинаковы по строению и размеру (например правое легкое имеет три
доли, левое – две), отличаются местоположением (например правая почка располагается
ниже левой)
Большинство людей лучше владеют правой рукой (праворукость). Поэтому
правая рука обычно больше по своим размерам, чем левая. В этом случае левая нога
обычно превосходит по величине правую, что свидетельствует о перекрестной
асимметрии конечностей. Леворукость и одинаковое владение обеими руками
встречаются значительно реже. Морфологическая асимметрия сопровождается и соответствующими функциональными различиями: в силе мышц, показателях подвижности в суставах и т. п. Асимметрия в строении тела может носить как наследственный, так и приобретенный характер. Усугублению асимметрии способствуют
неодинаковые физические нагрузки на правую и левую половины тела в процессе
профессиональной и физкультурно-спортивной деятельности.
7
Внутренняя среда организма – это комплекс жидкостей (крови, лимфы, тканевой жидкости), омывающих клеточные элементы и принимающие определенное
участие в питании и обмене органов и тканей. От химического состава, физикохимических и биологических свойств внутренней среды зависят реактивность и
возбудимость органов, их чувствительность к различным воздействиям, питание, а
также в значительной степени состояние и жизнедеятельность организма в целом.
1.4. Адаптационные резервы организма человека
Человеческий организм обладает большими возможностями приспособления к
окружающей среде. Он может адаптироваться к значительным физическим нагрузкам, к условиям измененной газовой среды, к высокой и низкой температуре, повышенной влажности, пониженной и повышенной освещенности и т. д. Адаптированный организм может легче, чем неадаптированный, переносить воздействия различных неблагоприятных факторов внешней среды, а под влиянием чрезвычайного
усилия, эмоционального напряжения или при высокой мотивации деятельности ор-
3.7. Совершенствование обмена веществ и энергии под воздействием
направленной физической тренировки
Процесс обмена веществ и энергии в природе происходит непрерывно – один
вид энергии преобразуется в другой. Энергия энергетически богатых пищевых веществ с помощью химических превращений преобразуется в организме в тепло и
механическую энергию.
Процессы образования и распада живой материи называются ассимиляцией и
диссимиляцией, их совокупность – метаболизмом. При внешнем обмене вещества и
энергия поступают в организм и выводится конечный продукт, а при промежуточном –
одни вещества внутри организма превращаются в другие с выделением энергии.
Необходимым источником энергии являются углеводы, суточная потребность
в них составляет 400-650 г. Углеводы осуществляют в организме ресинтез АТФ,
участвуют в энергообмене. При избыточном поступлении углеводы превращаются в
жирные кислоты и депонируются в виде жира. Углеводы – основной источник энергии для организма спортсменов. Их вклад в образование энергии должен составлять
не менее 50% калорий от общих затрат. В видах спорта, требующих проявление выносливости, этот показатель еще выше – 55-455%.
Жиры являются основным компонентом клеточных мембран и нервных волокон, на 70% обеспечивают организм человека энергией, окутывают основные органы, образуют стероидные гормоны, обеспечивают транспортировку жирорастворимых витаминов и сохранение тепла в организме. Суточная потребность человека в
жирах составляет 100-200 г, преимущественно животного происхождения. Значительное содержание жира отрицательно влияет на двигательные качества спортсмена. Для окисления жиров требуется значительно больше кислорода, чем для окисления углеводов, поэтому основным источником энергии во время выполнения физического упражнения высокой интенсивности являются углеводы.
Белки выполняют пластическую, обменную, ферментативную, гормональную,
сократительную, буферную, защитную, транспортную функции, функцию свертывания крови, поддержания онкотического давления, передачи наследственности и
др. Суточная потребность человека в белках составляет 110-160 г. Результатом белкового обмена является азотистый баланс – соотношение количества азота, поступающего в организм с пищей и выделяющегося с мочой и потом. Белки не являются
главным источником энергии, но могут использоваться для ее сохранения. Энергетическая ценность углеводов и белков на 1 г вещества составляет 4,1 ккал, жиров9,3 ккал.
Основной частью тканей и клеток организма является вода, обеспечивающая
протекание биохимических процессов и осуществляющая транспортную, теплообменную и другие функции. В организме молодого мужчины ее содержание состав-
8
45
1.3. Системы органов и аппаратов
Структурно и функционально дополняющие друг друга органы, которые кооперируются для выполнения одной или нескольких функций организма, объединяются понятием «система органов». Выделение систем, в известной мере, условно,
так как все органы связаны друг с другом функционально. С другой стороны, отдельные органы входят в анатомически различные системы. Анатомические системы - мышечная, костная, кровеносная, нервная и другие – объединяют органы, сходные по строению, происхождению, развитию и функции. Вместе с тем выделяют так
называемые функциональные системы.
Функциональная система – совокупность органов, участвующих в выполнении какого-либо конкретного сложного акта деятельности организма. С этой точки
зрения функциональная система движения объединяет органы исполнительных систем (костной, мышечной), органы систем обеспечения (пищеварительной, дыхательной, выделительной), органы систем управления и регуляции (нервной, органы
чувств, эндокринные железы).
Аппараты – функциональное объединение органов различного происхождения, строения и разных мест расположения в организме (двигательный аппарат, эндокринный аппарат и др.).
Физиологическая система – наследственно закрепленная, регулируемая
система органов и тканей (кровообращения, дыхания, пищеварения и т. д.), которые функционируют в орган измене изолированно, а во взаимодействии друг с
другом.
заключается в приспособлении организма к этим изменениям. Механизмы рефлексов
обеспечивают единство организма и внешней среды. Мышечное движение имеет рефлекторную природу, рефлекторным же путем регулируется деятельность всех внутренних органов и систем. Рефлексы, полученные от рождения, заложенные в нервной системе, в ее структуре, в связях между нервными клетками, называют безусловными рефлексами. Они являются основой инстинктивного поведения человека.
Спортивная и трудовая деятельность человека, овладение двигательными навыками осуществляются по принципу взаимосвязи условных рефлексов и динамических стереотипов с безусловными рефлексами.
Для выполнения четких целенаправленных движений необходимо непрерывное
поступление в ЦНС сигналов о состоянии мышц, о степени их сокращения, напряжения и расслабления, о позе тела, положении суставов. Информация передается от рецепторов сенсорных систем и от рецепторов двигательной сенсорной системы – проприорецепторов, расположенных в мышечной ткани, фасциях, суставных сумках и
сухожилиях. От них в ЦНС поступает полная информация о выполнении данного
двигательного действия, происходит сравнение ее с заданной программой.
Совершенствование двигательной деятельности происходит благодаря сложному рефлекторному механизму.
3.6.2. Образование двигательного навыка
Двигательный навык – форма двигательных действий, выработанная по механизму условного рефлекса в результате соответствующих систематических упражнений. В образовании двигательного навыка участвуют двигательный (проприоцептивный), вестибулярный, слуховой, зрительный и тактильный анализаторы.
Процесс формирования двигательного навыка состоит из трех фаз: генерализации, концентрации, автоматизации.
Фаза генерализации характеризуется расширением и усилением возбудительного
процесса, в результате чего в работу вовлекаются дополнительные группы мышц и напряжение работающих мышц оказывается чрезмерным. Фаза характеризуется скованностью, неэкономичностью, плохой координацией и неточностью движений.
Фаза генерализации сменяется фазой концентрации, при которой избыточное
возбуждение, благодаря дифференцированному торможению, концентрируется в
зонах головного мозга. Исчезает напряженность движений, которые становятся
точными и экономичными, выполняются свободно.
В фазе автоматизации навык закрепляется, отдельные движения выполняются
автоматически и не требуют контроля сознания, которое может быть переключено
на другие объекты. Автоматизированный навык характеризуется высокой точностью и стабильностью выполнения движений, делает возможным одновременное
выполнение нескольких двигательных действий.
ганизм человека способен продемонстрировать функциональную активность, недоступную для него в спокойном состоянии.
Адаптация (лат. adaptatio – приспособление) – процесс приспособления строения и функций организма к условиям существования. Различают несколько видов
адаптации.
Общая адаптация – совокупность изменений, приводящих к мобилизации
энергетических и пластических (образование белка) ресурсов организма.
Срочная адаптация – изменения, которые развиваются непосредственно во
время воздействия какого-либо фактора (например, физической нагрузки) за счет
имеющихся в организме человека функциональных возможностей (резервов). Специфическая адаптация – совокупность изменений в организме, обеспечивающих
постоянство его внутренней среды.
Долговременная адаптация – развитие структурных и функциональных возможностей организма в результате многократного повторения срочных адаптационных процессов.
Адаптационные резервы представляют собой возможности клеток, органов,
систем органов и целостного организма противостоять воздействию различного вида нагрузок, адаптироваться к этим нагрузкам, минимизируя их воздействие на организм и обеспечивая должный уровень эффективности деятельности человека. Выделяют структурные (морфологические) и функциональные резервы.
Структурные резервы организма – парность ряда органов, обеспечивающая
взаимное замещение функций (почки, легкие, уши, глаза, некоторые железы внутренней секреции и т. п.). Каждый из этих органов при выходе из строя своего «напарника» один может обеспечить нормальное функционирование организма в обычных условиях, а в ряде случаев и при выраженных нагрузках.
Функциональные возможности (резервы) диапазон скрытых возможностей
организма, изменения функциональной активности его структурных элементов, их
взаимодействия и взаимосодействия, используемые для достижения результата деятельности человека, для адаптации К физическим, психоэмоциональным нагрузкам
и воздействию факторов внешней среды. Функциональные резервы организма могут
быть представлены в виде сложной системы резервов, в которой фундаментом являются биохимические, а вершиной психологические резервы. Стержнем системы
функциональных резервов являются физиологические резервы.
Биохимические резервы – это возможности увеличения скорости протекания и
объема биохимических процессов, связанных с экономичностью и интенсивностью
энергетического и пластического обменов и их регуляцией.
Физиологические резервы – это возможности органов и систем органов изменять свою функциональную активность и взаимодействие между собой с целью дос-
44
9
тижения оптимального для конкретных условий функционирования организма. Психологические (психические) резервы – это возможности психики, связанные с проявлением таких качеств, как память, внимание, мышление и др., с мотивацией деятельности человека, которые определяют его тактику поведения, особенности психологической и социальной адаптации. Психологические резервы можно рассматривать как переходное звено функциональных возможностей человека, которое соединяет его организм с окружающей средой.
1.5. Повышение уровня адаптации и устойчивости
организма человека к различным условиям внешней среды
Работа в замкнутом пространстве
Работа в замкнутом пространстве (в горах, под водой, на шахтах и в коллекторах под землей, в космосе, в помещении) происходит в условиях гипоксии, что приводит к значительному снижению работоспособности.
Гипоксия (кислородное голодание) – пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях. Возникает при недостатке кислорода во
вдыхаемом воздухе или в крови, при нарушении биохимических процессов тканевого дыхания.
Физическая тренировка значительно повышает уровень работоспособности
человека в условиях снижения содержания кислорода в окружающем воздухе. Это
достигается посредством приспособительных механизмов, возникающих в процессе
физической тренировки. К ним относятся: увеличение количества эритроцитов в
крови, повышение функциональных возможностей дыхательной и сердечнососудистой систем, образование запасов кислорода в мышечных волокнах и др.
Устойчивость к резко меняющимся погодным условиям и микроклимату
Изменение микроклимата или резко меняющиеся погодные условия оказывают значительные влияния на процессы, происходящие в организме человека. При
жарком климате предъявляются повышенные требования к механизмам теплоотдачи. Реакция на высокую температуру – расширение кожных кровеносных сосудов,
что сопровождается увеличением минутного объема крови, учащением сердцебиения, падением артериального давления. Теплоотдача с поверхности кожи возможна
лишь в том случае, если температура организма выше температуры окружающей
среды. В противном случае активизируется процесс потоотделения, отдача тепла в
окружающую среду происходит при испарении пота.
При общем похолодании организма человека наблюдаются изменения в обмене
веществ и энергии. Снижается содержание в крови углеводов и водорастворимых витаминов С, В1, В2, основным энергетическим материалом становятся липиды. Для успешного приспособления к пониженной температуре калорийность пищи при снижении
Вестибулярная сенсорная система обеспечивает сохранение равновесия тела,
способствует ориентации в пространстве, улучшает координацию движений.
Импульсы от рецепторов слуховой сенсорной системы обеспечивают определение и
поддержание необходимого ритма движений. Они способствуют лучшей ориентации спортсменов в командных видах спорта, где успех обусловлен четко согласованной деятельностью партнеров.
Тактильная сенсорная система имеет важное значение при выполнении сложных по координации движений. Ее рецепторы, действуя согласованно с рецепторами двигательного аппарата, обеспечивают информацию об амплитуде движений.
Они раздражаются в связи с изменением напряжения кожи. При выполнении гимнастических упражнений тактильные рецепторы сообщают информацию о соприкосновении тела со спортивными снарядами, в борьбе – с телом партнера и т. д.
3.6. Нервная и гуморальная регуляция деятельности организма
Активная мышечная деятельность вызывает усиление деятельности сердечнососудистой, дыхательной и других систем организма, которые действуют согласованно, в тесном единстве. Их взаимосвязь осуществляется с помощью нервной системы и гуморальной регуляции. Регуляция деятельности организма осуществляется
посредством биоэлектрических импульсов. Основными процессами, возникающими
в нервных клетках, являются процессы возбуждения и торможения.
Возбуждение – деятельное состояние нервных клеток, при котором они передают или направляют нервные импульсы другим клеткам: нервным, мышечным,
железистым и другим.
Торможение – состояние нервных клеток, при котором их активность направлена на восстановление.
Гуморальная регуляция производится через кровь посредством особых химических веществ (гормонов), определяется соотношением концентрации СО и 02 в
крови, а также с помощью других механизмов. В предстартовом состоянии, перед
интенсивной физической нагрузкой железы внутренней секреции (надпочечники)
выделяют в кровь гормон – адреналин, способствующий усилению деятельности
сердечно-сосудистой системы.
Гуморальная и нервная регуляции осуществляются в тесном единстве. Ведущая роль отводится ЦНС и головному мозгу, являющемуся главным органом управления жизнедеятельностью организма.
3.6.1. Рефлекторная природа и рефлекторные механизмы
двигательной деятельности
В основе деятельности нервной системы лежит механизм образования рефлекса.
Рефлекс – реакция организма на раздражение, поступающее из внутренней и внешней
среды, осуществляемая посредством центральной нервной системы. Сущность рефлекса
10
43
ха потери тепла, в связи с потоотделением, не происходит. При вдыхании сухого и
холодного воздуха у тепло одетого человека потери через органы дыхания могут
быть в 16 раз больше потерь тепла через кожную поверхность.
Теплоотдача при работе отстает от теплопродукции, так как химическая терморегуляция ограничивается или отсутствует. Поэтому при интенсивной работе температура
тела повышается на 1-3 и даже 4°С, что ограничивает работоспособность.
Физическая работа активизирует систему терморегуляции. При интенсивных
физических нагрузках температура тела повышается на 1-1,5°С, что способствует
более эффективному протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов и повышению работоспособности организма. Повышение температуры тела
при физических нагрузках до 38-38,5°С у нетренированного человека может привести к тепловому удару. Тренированные люди подобную температуру переносят гораздо легче.
У тренированных людей при физической работе отмечается повышение активности желез внутренней секреции – гипофиза, надпочечников, щитовидной и поджелудочной желез. Влияние выделяемых ими гормонов положительно сказывается на
процессе обмена веществ и восстановлении организма человека после утомления.
3.5. Сенсорные системы
Сенсорная система (анализатор) – совокупность специализированных нервных
структур, осуществляющих восприятие определенных раздражений, проведение
возникающих при этом возбуждений, высший их анализ. Сенсорные (чувствительные) системы воспринимают и анализируют раздражения, поступающие в мозг из
внешней среды и от различных внутренних органов и тканей организма. К ним относятся двигательная, зрительная, вестибулярная, слуховая, тактильная, температурная, болевая системы.
Сенсорные системы играют большую роль при обучении и выполнении двигательных действий. Они не только воспринимают отдельные раздражения, но и координируют взаимодействие всех систем. При повторном выполнении движений между центрами отдельных сенсорных систем образуются временные связи, которые
способствуют совершенствованию двигательной деятельности.
Наибольшее значение при выполнении движений имеет двигательная сенсорная система. Без ее участия не может быть осуществлена даже самая несложная двигательная операция. Афферентные (идущие от двигательных рецепторов в нервный
центр) импульсы от двигательного аппарата обеспечивают управление движениями.
Зрительная сенсорная система обеспечивает восприятие пространства и изменений, происходящих в окружающей среде. Зрительная информация необходима
для управления движениями во всех видах физических упражнений.
среднемесячной температуры на 10°С должна повышаться на 5%. Питание должно быть
белково-липидным с повышенным содержанием в пище жирорастворимых витаминов
А, Е, К, употребление большого количества углеводов нецелесообразно.
Физическая тренировка и закаливание повышают устойчивость организма человека к резко меняющимся погодным условиям, к изменению микроклимата, значительно сокращают период акклиматизации и способствуют более быстрому восстановлению умственной и физической работоспособности.
Устойчивость к вибрации, укачиванию, невесомости
Физическая подготовленность имеет большое значение при адаптации к вибрации и укачиванию, которые существенно снижают производительность труда и
приводят к полной потере работоспособности. Под воздействием вибрации развивается так называемая вибрационная болезнь, характеризующаяся снижением остроты
зрения, тактильной, тепловой и болевой чувствительности; поражением кровеносных сосудов; изменениями в суставах и т.д. В этом случае эффективными профилактическими средствами являются: упорядоченный режим работы и отдыха; производственная гимнастика; регулярные занятия физическими упражнениями, укрепляющими опорно-двигательный аппарат; массаж и само массаж.
Способность организма противостоять воздействию укачивания связана с развитием вестибулярной устойчивости. К физическим упражнениям для тренировки
вестибулярного аппарата и устойчивости на высоте и узкой опоре относятся: упражнения в равновесии, акробатические упражнения, упражнения с вращением тела
в различных плоскостях, упражнения на специальных тренажерах.
Повышение устойчивости организма к воздействию проникающей радиации
В настоящее время в результате испытаний ядерного оружия и развития атомной
энергетики интенсивность радиационного излучения, по сравнению с естественным фоном, значительно повышена. Становится актуальным вопрос о возможности повышения
устойчивости организма человека к действию проникающей радиации. Опыты на животных, в частности на крысах, показали, что дозы облучения, близкие к смертельным,
оказывают различное влияние на тренированных и нетренированных животных: в 2-3
раза чаще выживали крысы, получавшие до облучения регулярные физические нагрузки, По результатам исследований, при несмертельных дозах лучевое поражение физически тренированных людей будет относительно более легким, выздоровление начнется
быстрее, работоспособность восстановится раньше.
Значение гигиенических и естественных факторов внешней среды в физическом воспитании
Для использования благотворного воздействия на физическое развитие, здоровье и работоспособность человека естественных факторов внешней среды, таких
как солнечная радиация, воздушная и водная среда, организуются:
42
11
1) занятия физическими упражнениями в условиях природной среды (на открытом воздухе, на местности, в естественных водоемах и т. д.), благодаря чему
воздействие ее факторов сочетается с воздействием физических упражнений, так
или иначе изменяя их эффект (например, усиливает его в случае интенсивной солнечной радиации и повышенной температуры воздуха);
2) закаливающие и оздоровительно-восстановительные процедуры (солнечновоздушные ванны, водные процедуры и т. д.).
Для повышения оздоровительного эффекта физического воспитания особенно
ценен первый путь.
Факторы внешней среды приобретают значение средств физического воспитания только в том случае, когда их воздействие упорядочено, дозировано по продолжительности, силе и направленности. Гигиенические факторы ориентированы на
охрану здоровья занимающихся.
Дефицит двигательной активности и стрессы в современных условиях развития общества являются важнейшими причинами тех негативных изменений в состоянии здоровья населения, которые наблюдаются сегодня во всех экономически
развитых странах.
Гипокинезия – ограниченная двигательная активность сопутствует гиподинамии – совокупности отрицательных морфофункциональных изменений в организме.
Гипокинезия нередко приводит к общей астенизации организма человека и снижает
его реактивность. Атрофируются мышцы, обеспечивающие сохранение позы, что
приводит к сутулости. Недостаток движения может приводить к ожирению. Гиподинамия и нервные перегрузки не только ослабляют сопротивляемость организма
человека, но и служат причиной тяжелых патологических явлений, в значительной
мере обусловливая рост сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, психических и
целого ряда других «болезней века».
Становление человека происходит при высокой двигательной активности, которая является необходимым условием его существования, биологического и социального прогресса. Ограниченность движений в современном обществе - социальный, а не биологический феномен. Физическая культура и спорт способствуют формированию популяций людей, более устойчивых к воздействию издержек цивилизации: малоподвижного образа жизни, увеличения агентов среды обитания.
Многообразие и специфичность воздействия физических упражнений на организм человека можно оценить, изучив физиологические механизмы их действия. Занятия физическими упражнениями, спортом способствуют повышению активности
обменных процессов и улучшению умственной и физической работоспособности
человека.
3) испарением (при потоотделении в результате удаления тепла с поверхности тела
при преобразовании жидкости в газообразное состояние).
Повышение интенсивности теплообразования при понижении внешней температуры достигается эффективней в результате мышечной работы. Если она отсутствует, то наступает непроизвольное дрожание, сопровождающееся усилением теплообразования.
При физической нагрузке теплопродукция может возрастать в 20 и более раз,
при этом температура внутри тела повышается до 39-40°С, а температура кожи в результате потоиспарения может снижаться на 1-2°С. При выполнении физической
нагрузки главным механизмом осуществляющим теплоотдачу, является испарение,
особенно если температура окружающей среды приближается к температуре тела.
Регуляция теплообмена осуществляется рефлекторно путем изменения тонуса
сосудов, интенсивности метаболизма, попеременного сокращения мышцантагонистов (дрожание), потоотделения. Изменение температуры тела воспринимают два типа терморецепторов – центральные и периферические. Центральные рецепторы находятся в гипоталамусе и контролируют температуру крови, омывающей
мозг. Они очень чувствительны к малейшим (до 0,01°С) изменениям температуры
крови. Изменение температуры крови, проходящей через гипоталамус, приводит в
действие рефлексы, которые в зависимости от потребности либо сохраняют, либо
отдают тепло. Периферические рецепторы, расположенные по всей поверхности
кожи, осуществляют контроль за окружающей температурой. Они направляют информацию в гипоталамус, а также в кору головного мозга.
Передача тепла внутри тела происходит путем проведения и конвекции, что
более эффективно и обеспечивается, в основном, циркуляторной системой. Условно
различают температурное ядро тела, которое включает органы, расположенные
внутри тела: сердце, легкие, головной мозг, органы брюшной полости, глубокие
мышцы конечностей. Ядро окружено слоем поверхностно расположенных тканей
тела и кожей (температурная оболочка тела).
При физической работе повышение температуры крови вызывает активизацию
аппаратов терморегуляции: расширение сосудов кожи (покраснение), усиление кровотока через них (большее при менее интенсивной работе), ведущее к увеличению
ее температуры и усилению потоотделения.
При интенсивной мышечной работе теплопродукция увеличивается в 1020 раз. Потери тепла через кожную поверхность составляют 82%, при дыхании –
12%. При испарении 1 г пота теряется 0,58 ккал, а выделение пота возможно до 2,0 л
в час. При значительной и длительной работе возможно увеличение потоотделения
до 12 л в сутки. При марафонских дистанциях возможно выделение с потом 2-4 г
молочной кислоты, при этом выделяется 3-4л пота. При 100%-ной влажности возду-
12
41
традиол, прогестерон). Их роль заключается в обеспечении половых функций и
развитии характерных отличий мужского и женского организмов. Они влияют на
все виды обмена, участвуют в синтезе белков, у женщин, в частности, обеспечивают нормальное протекание беременности и подготовку организма к кормлению
новорожденного.
У женщин активность половых желез зависит от фаз овариально-менструального цикла:
− предовуляционная – увеличение фолликул в яичнике, выделение эстрогенов,
координация сокращения труб и матки, синтез белков;
− овуляционная – разрыв фолликула, поступление яйцеклетки в просвет яйцевода,
образование из его остатков желтого тела, продуцирующего гормон прогестерон,
подготавливающий слизистую оболочку матки к развитию плода и тормозящий
овуляцию;
− послеовуляционная фаза (если оплодотворение не произошло) – желтое тело дегенерирует, отторгается слизистая оболочка с развитием менструального кровотечения;
− фаза межовуляционного покоя, в течение которой происходит быстрая регенерация оболочки.
Потовые железы находятся под контролем симпатического отдела вегетативной нервной системы. По отношению к крови, пот является гипотоническим раствором (солей в нем меньше, чем в крови), поэтому организм с потом теряет больше
воды, чем солей. При обильном потоотделении может наступить дегидратация организма и потеря солей.
Теплообмен – совокупность процессов теплообразования и теплоотдачи, обеспечивающих поддержание постоянства температуры тела в определенных пределах.
Теплообразование обусловлено химическими процессами, происходящими
при окислении пищевых веществ и других реакций тканевого метаболизма. При
окислении разных веществ образуется неодинаковое количество тепла. Температура
тела постоянна и колеблется в пределах 0,5-0,7°С. Процесс теплообразования называют химической терморегуляцией, а теплоотдачи – физической терморегуляцией.
Механизмом химической терморегуляции является окисление пищевых веществ. Химическая терморегуляция обеспечивается на постоянном уровне при
внешней температуре 15-25°С (зона безразличия). При ее снижении теплообразование усиливается, предохраняя организм от переохлаждения, при повышении уменьшается, предохраняя от перегревания. При температуре выше 36°С химическая регуляция нарушается и теплопродукция неудержимо возрастает.
Физическая терморегуляция осуществляется тремя механизмами:
1) проведением (от предмета к предмету или веществу при соприкосновении);
2) радиацией (на расстоянии фотонами тепла);
1.6. Адаптация к нарушению биологических ритмов
Биологические ритмы (биоритмы) – циклические колебания интенсивности и
характера биологических процессов и явлений. Они характеризуются периодом, амплитудой, фазой, средним уровнем, профилем. Биоритмы делятся на:
−
экзогенные (вызванные воздействием окружающей среды);
−
эндогенные (обусловленные процессами в самой живой системе).
По выполняемой функции биологические ритмы делят на:
−
физиологические;
−
рабочие циклы, связанные с деятельностью отдельных систем (дыхание,
сердцебиение);
−
экологические (адаптивные) – приспособление организма к периодичности окружающей среды (время суток, время года).
Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки (например, частота сердечных сокращений в покое от 60 уд/мин сердца в покое до 180-200 уд/м при выполнении работы). Период экологических ритмов сравнительно постоянен, закреплен генетически (т. е. связан с наследственностью), в естественных условиях захвачен циклами окружающей среды, выполняет функцию «биологических часов».
Ритмы жизни обусловлены физиологическими процессами в организме, природными и социальными факторами: сменой времен года, суток, состоянием солнечной активности и космического излучения, вращением Луны вокруг Земли (расположением и влиянием планет друг на друга), сменой сна и бодрствования, процессов труда и отдыха, двигательной активности и пассивного отдыха. Все органы и
функциональные системы организма имеют собственные ритмы, измеряемые в секундах, часах, неделях, месяцах и годах. Взаимодействуя друг с другом, биоритмы
отдельных органов и систем образуют упорядоченную систему ритмических процессов, которая и организует деятельность целостного организма во времени.
Знание и рациональное использование биологических ритмов может помочь в
учебе и подготовке к соревнованиям. Соревнования, как правило, проходят в утренние (с 10 до 12) или вечерние (с 15 до 19) часы, в то время суток, которое ближе всего к естественным подъемам работоспособности.
Наука о биологических ритмах имеет огромное практическое значение и для
медицины. Появились новые понятия: хрономедицина, хронодиагносгика, хронотерапия, хронопрофилактика, хронопатология, хронофармакология и др. Эти понятия
связаны с использованием фактора времени, биоритмов в практике лечения больных. Физиологические показатели одного и того же человека, полученные утром, в
полдень или ночью, существенно отличаются. Рассогласованность биоритмов приводит к болезненным изменениям в организме. Постоянное изменение нормального
40
13
чередования сна и бодрствования, режима отдыха, питания приводят к снижению
работоспособности, быстрой утомляемости, чувству разбитости, сонливости днем и
бессонницы ночью, учащению сердцебиения, потливости, т. е. к состоянию, близкому к заболеванию.
Важные приспособительные свойства системы околосуточных ритмов можно
наблюдать при резком сдвиге внешнего времени, например, после перелета через
несколько часовых поясов. В данном случае адаптация к новому режиму, околосуточные ритмы физиологических процессов у физически тренированных людей чаще
всего перестраиваются в течение 2-10 дней, у нетренированных – в течение месяца.
1.7. Спортивная работоспособность и ее изменения
Работоспособность – это способность человека выполнять конкретную деятельность в рамках заданных временных лимитов и параметров эффективности.
Условно можно выделить шесть периодов деятельности: врабатывание; период
оптимальной работоспособности; период полной компенсации; период неустойчивой
компенсации; период прогрессирующего утомления; период конечного порыва.
Любая соревновательная деятельность вызывает волнения (эмоции), которые
возрастают по мере значимости, ответственности соревнований. Эмоциональными
состояниями, возникающими перед соревнованиями, являются: боевая готовность,
стартовая лихорадка и стартовая апатия.
Предстартовые состояния связаны как с самими состояниями (оценка своих
возможностей и противников, значимость соревнований для участника), так и с
опытом спортсмена, с типом и состоянием его нервной системы. Предстартовые изменения в организме спортсмена определяются степенью эмоционального напряжения, степенью возбуждения симпатической нервной системы. Поэтому перед стартом всегда наблюдается учащение пульса, повышение кровяного давления, повышение температуры тела и т. п.
По механизму своего прохождения предстартовые реакции являются условными рефлексами. Они вырабатываются в процессе тренировок, спортивной деятельности. Они связаны с обстановкой соревнований и могут усиливаться при соответствующих психологических воздействиях; быть специфическими (связанными с
интенсивностью работы) и неспецифическими (связанными со значимостью соревнований). Предстартовые сдвиги в организме играют положительную роль, облегчая
период врабатывания при выполнении мышечной работы.
Перерыв между разминкой и последующей соревновательной или тренировочной
деятельностью не должен быть слишком большим, чтобы сдвиги, вызванные разминкой в функциональных системах организма, не прошли полностью, и в то же
время разминка не должна быть слишком длительной, чтобы не вызвать утомления.
лудочной железы (интермедии). Задняя доля регулирует содержание воды (угнетает
мочеобразование) и повышает кровяное давление (вазопрессин), стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки в конце беременности (окситоцин). Эпифиз
секретирует гормон мелатонин, который у млекопитающих действует на половые
железы: задерживает половое развитие у неполовозрелых самцов, а у взрослых самок вызывает уменьшение размера яичников и торможение циклов. Эпифиз изменяет свою деятельность в соответствии с суточными циклами.
Щитовидная железа (20-25 г) – наиболее крупная из желез внутренней секреции. Главное ее регулирующее воздействие направлено на интенсивность окислительных процессов и терморегуляцию, в молодом возрасте – на общее развитие и
рост. Основные гормоны – тироксин и трийодтиронин – усиливают расходование
питательных веществ и протеолитических процессов. Источниками образования
этих гормонов является тирозин и йод. Гиперфункция щитовидной железы (гипертиреоз) приводит к развитию Базедовой болезни. Паращито-видных желез четыре,
они вплотную прилегают к щитовидной железе. Выделяют паратгормон, регулирующий содержание кальция в крови и выведение фосфатов почками.
Вилочковая железа (тимус) вырабатывает гормон тимозин, участвующий в
иммунологических реакциях, задерживающий половое созревание. В тимусе вырабатываются Т-лимфоциты. Поджелудочная железа содержит около 1% массы эндокринной ткани, которая представляет собой островки Лангерганса и содержит
альфа-, бета- (75%) и гамма-клетки. Бета-клетки выделяют гормон инсулин, повышающий проницаемость клеток для глюкозы в 20 раз. При его отсутствии развивается гипергликемия (повышенное содержание глюкозы в крови) – сахарный диабет.
Альфа-клетки выделяют глюкагон – антагонист инсулина, быстро разрушающийся в
крови. В экстрактах железы имеются еще гормоны: вазотонин, усиливающий активность парасимпатической нервной системы, центропнеин, расширяющий просвет
бронхов, повышающий сродство гемоглобина к кислороду, липокаин, стимулирующий окисление жирных кислот в печени.
Надпочечники расположены на верхнем полюсе почек и состоят из двух слоев: наружного – коркового и внутреннего – мозгового. Мозговое вещество выделяет
гормоны адреналин и норадреналин. Первый – учащает пульс, повышает АД, работоспособность скелетных мышц, угнетает деятельность желудочно-кишечного тракта, суживает артериолы кожи, второй действует подобно адреналину, но при регуляции частоты пульса и расслаблении беременной матки он оказывает противоположное влияние.
Половые железы, кроме образования половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток), секретируют в кровь половые гормоны – мужские – андрогены (тестостерон, эпистестостерон, андростерон) и женские – эстрогены (эстрон, эстриол, эс-
14
39
Кровоснабжение почек и органов желудочно-кишечного тракта во время физической работы уменьшается (первых в 19 раз, а вторых в 24 раза), что дает возможность увеличить кровоснабжение работающих мышц. В результате резкого
снижения кровообращения функции желудочно-кишечного тракта и почек угнетаются, при этом резко уменьшается не только секреторная, но и моторная функция.
Функция почек по поддержанию гомеостаза частично компенсируется потовыми
железами, но полностью они компенсировать эту функцию не могут, в связи с чем
наблюдается некоторый сдвиг гомеостаза, особенно при предельной работе, когда
кровоснабжение кожи также уменьшается. После бега на 400-800 м количество молочной кислоты в моче составляет 220-240 мг %, после бега на 3-5 км – 80-190 мг %,
а при марафонском беге – 40-80 мг %. В моче возрастает содержание фосфора,
уменьшается содержание натрия и появляются эритроциты и белок.
Эндокринная система представлена железами внутренней секреции, продуцирующими в кровь вещества высокой биологической активности – гормоны, вызывающие специфические изменения обмена веществ, функций, структуры органов и
тканей или организма в целом. Общим для желез
внутренней секреции является то, что они не имеют
протоков, а секрет поступает непосредственно в
омывающую их кровь.
Физиологическая роль желез внутренней секреции заключается в обеспечении гуморальной регуляции физиологических функций. Гормоны желез внутренней секреции не влияют на химические процессы в
бесклеточной среде, а регулируют процессы, происходящие в клетках и структурах организма.
К железам внутренней секреции относятся:
гипофиз, эпифиз, надпочечники, щитовидная, паращитовидные, вилочковая, поджелудочная и половые железы (рис. 9).
Гипофиз, расположенный в турецком седле
Рис. 9. Местоположение эндокринных желез человека:
мозга и осуществляющий влияние на функции дру/ - гипофиз, 2 - щитовидная
гих желез, является центральной железой внутренжелеза, 3 - зобная железа, 4 надпочечники, 5 - поджелудоч- ней секреции. Он состоит из трех долей: передней,
промежуточной и задней. Передняя доля регулируная железа,
ет рост (гормон соматотропин), выработку молока
молочными железами (пролактин), стимулирует функцию половых желез, контролирует выделение гормонов щитовидной железы (тиреотропин), усиливает деятельность надпочечников (адренокортикотропный гормон), влияет на функцию подже-
Нагрузка при разминке индивидуальна. Длительность разминки должна составлять
10-30 мин. В течение 20-30 мин после нее сохраняется повышенная температура тела и следовые явления в нервных центрах, а также некоторое усиление дыхания и
кровообращения.
38
15
ГЛАВА 2
ФИЗИЧЕСКАЯ И УМСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА
2.1. Взаимосвязь физической и умственной деятельности человека
Существуют два основных вида трудовой деятельности человека – физический и умственный труд и их промежуточные сочетания.
Физический труд – это вид деятельности человека, особенности которого определяются комплексом факторов, отличающих один вид деятельности от другого,
связанного с наличием каких-либо климатических, производственных, физических,
информационных и тому подобных факторов. Выполнение физической работы всегда связано с определенной тяжестью труда, которая определяется степенью вовлечения в работу скелетных мышц и отражает физиологическую стоимость преимущественно физической нагрузки.
По степени тяжести различают физический труд легкий, средней тяжести, тяжелый и очень тяжелый. Критериями оценки тяжести труда служат эргометрические
показатели (величины внешней работы, перемещенных грузов и др.) и физиологические (уровни энергозатрат, частота сердечных сокращений, иные функциональные
изменения).
Умственный труд – это деятельность человека по преобразованию сформированной в его сознании концептуальной модели действительности путем создания
новых понятий, суждений, умозаключений, а на их основе гипотез и теории. Результат умственного труда - это научные и духовные ценности или решения. Умственный труд выступает в различных формах, зависящих от вида концептуальной модели и целей, которые стоят перед человеком (эти условия определяют специфику умственного труда).
В зависимости от вида и способов преобразования информации и выработки
решения различают репродуктивные и продуктивные (творческие) виды умственного труда. В репродуктивных видах труда используются заранее известные преобразования с фиксированными алгоритмами действий (например, счетные операции), в
творческом труде алгоритмы либо вообще неизвестны, либо даны в неясном виде.
Одна из важнейших характеристик личности – интеллект (от лат. intellectus –
познание, понимание, рассудок) – способность мышления, рационального познания.
Условием интеллектуальной деятельности и ее характеристикой служат умственные
способности, которые формируются и развиваются в течение всей жизни. Интеллект
проявляется в познавательной и творческой деятельности, включает процесс приобретения знаний, опыт и способность использовать их на практике.
Другой, не менее важной стороной личности является эмоционально-волевая
сфера, темперамент и характер. Возможность регулировать формирование личности
достигается тренировкой, упражнением и воспитанием. А систематические занятия
физическими упражнениями, и тем более учебно-тренировочные занятия, оказывают положительное воздействие на психические функции, с детского возраста формируют умственную и эмоциональную устойчивость к напряженной деятельности.
Многочисленные исследования свидетельствуют, что параметры умственной работоспособности прямо зависят от уровня общей и специальной физической подготовленности. Умственная деятельность будет в меньшей степени подвержена влиянию неблагоприятных факторов, если целенаправленно применять средства и методы физической культуры (например, физкультурные паузы, активный отдых и т. п.).
Умственная и физическая работоспособность меньше страдает под воздействием неблагоприятных факторов внешней среды, если человек физически подготовлен. Оптимальная физическая тренированность является одним из необходимых условий сохранения работоспособности человека.
2.2. Утомление и восстановление при физической и умственной работе
Утомление – это функциональное состояние организма, вызванное умственной или физической работой, при котором могут наблюдаться временное снижение
работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного
ощущения усталости. Утомление играет важную биологическую роль, служит предупредительным сигналом возможного перенапряжения рабочего органа или организма в целом.
Принято выделять два основных вида утомления – умственное и физическое.
Утомление имеет свою динамику как в сторону его усиления во время работы, так и
в сторону уменьшения в процессе отдыха. Динамика утомления позволяет рассматривать его как естественное физиологическое состояние организма в процессе труда, которое нормализуется за время регламентированного отдыха.
Утомление проявляется в изменении количественных и качественных показателей работы, уменьшении силы и выносливости мышц, ухудшении координации
движений и других психофизиологических функций во время работы. Суммирование сдвигов в нервно-мышечной, центральной нервной и других системах, возникающих при многократном утомлении, вызывает хроническое утомление. Систематическое продолжение работы в состоянии утомления, неправильная организация
труда, длительное выполнение работы, связанной с чрезмерным нервнопсихическим или физическим напряжением, может привести к переутомлению.
Пищеварительные ферменты входят в состав
слюны, желудочного и кишечного соков.
Субъективные ощущения, обусловленные пищевой потребностью организма, характеризуются
чувством голода. В его основе лежит безусловный
рефлекс, который находится под контролем коры
больших полушарий головного мозга.
Жажда – субъективное ощущение потребности пить воду, которая объективно проявляется в поисках и приеме воды.
Чувство аппетита связано с активностью коркового звена пищевого центра, деятельность которого осуществляется на основе цепи условных рефлексов. В результате удовлетворения этого чувства возникает ощущение сытости.
Физические нагрузки оказывают различное
влияние на процессы пищеварения. С одной стороны, мышечная деятельность активизирует обменные
процессы и положительно влияет на функцию различных пищеварительных желез и на процесс всасывания. С другой стороны, напряженная мышечная
работа в значительной мере угнетает пищеварительные процессы.
При физической работе повышается функция
выделительных систем. Важную роль играют почки,
потовые железы и легкие. При больших физических
нагрузках потовые железы и легкие, увеличивая активность выделительной функции, значительно помогают почкам в выводе из организма продуктов распада, образующихся при интенсивно протекающих процессах обмена веществ.
Функции выделения в организме выполняют почки, легкие, железы желудочно-кишечного тракта, кожа, потовые, сальные, половые, молочные, слюнные, слезные железы, слизистая поверхность носовых ходов. Благодаря выделительной
функции из организма удаляются конечные продукты обмена веществ (экскреты),
поддерживается постоянство внутренней среды.
Почки являются главными органами выделения. Почки удаляют из организма
конечные продукты белкового обмена и инородные вещества, регулируют уровень
содержания жидкости в организме, концентрацию солей, образуют продукты,
влияющие на тонус сосудов.
16
37
Для каждого человека существует индивидуальный предел МПК, выше которого
потребление кислорода невозможно. У людей, не занимающихся спортом, МПК
равно 2,7-3,5 л/мин. У спортсменов-мужчин может достигать 6 л/мин и более, у
женщин – 4 л/мин и более.
Абсолютная величина МПК зависит также от размеров тела, поэтому для ее
более точного определения рассчитывают относительные значения МПК на 1 кг
массы тела.
Дыхательная система – единственная внутренняя система, которой человек
может управлять произвольно. Поэтому можно дать следующие рекомендации:
1) дыхание необходимо осуществлять через нос, и только в случаях интенсивной
физической работы допускается дыхание одновременно через нос и узкую щель рта,
образованную языком и нёбом. При таком дыхании воздух очищается от пыли, увлажняется и согревается, прежде чем поступить в полость легких, что способствует
повышению эффективности дыхания и сохранению дыхательных путей здоровыми;
2) при выполнении физических упражнений необходимо регулярное дыхание:
а) при выпрямлении тела делать вдох, при сгибании тела делать выдох;
б) при циклических движениях ритм дыхания приспосабливать к ритму движения с
акцентом на выдохе. Например, при беге делать на 4 шага вдох, на 5-6 шагов выдох
или на 3 шага вдох и на 4-5 шагов выдох и т. д.
в) избегать частых задержек дыхания и натуживания, что приводит к застою и застою венозной крови в периферических сосудах.
Наиболее эффективно функцию дыхания развивают физические циклические
упражнения с включением в работу большого количества мышечных групп в условиях чистого воздуха (плавание, гребля, лыжный спорт, бег и др.).
3.4. Функции пищеварения, выделения, терморегуляции и желез
внутренней секреции
Пищеварение – совокупность физических, химических и физиологических процессов, происходящих в пищеварительной системе и обеспечивающих превращение
пищевых продуктов в химические соединения, которые всасываются в кровь и лимфу.
Пищеварительная система (рис. 8) состоит из полости рта, глотки, пищевода,
желудка, двенадцатиперстной, тонкой и толстой кишок, заканчивается прямой кишкой, включает слюнные железы, поджелудочную железу, желчный пузырь и печень.
Основные функции пищеварительной системы:
− моторная (измельчение, перемещение и удаление остатков пищи);
− секреторная (под действием ферментов химическое расщепление пищевых
веществ);
− всасывающая (переход нужных для организма веществ в кровь и лимфу).
− экскреторная (удаление из организма некоторых продуктов обмена).
В динамике утомления принято выделять предутомление, хроническое утомление и переутомление.
Предутомление – это нормальное функциональное состояние организма, при
котором изменяются некоторые его функции, но работоспособность еще остается на
прежнем уровне.
Хроническое утомление – это пограничное функциональное состояние организма, которое характеризуется сохранением к началу очередного рабочего цикла
объективных и субъективных признаков утомления от предыдущей работы, для ликвидации которых необходим отдых. Хроническое утомление возникает при нарушении режимов труда и отдыха.
Переутомление – патологическое функциональное состояние организма, при
котором отмечается постоянное ощущение усталости, вялости, нарушение сна и аппетита и др.
Умственное переутомление, являясь наиболее вредным для организма, граничит с заболеванием, имеет более длительный период восстановления. Оно является
следствием того, что мозг человека, обладая большими компенсаторными возможностями, способен длительное время работать с перегрузкой, не давая знать о своем
утомлении, которое мы ощущаем только тогда, когда практически уже наступила
фаза переутомления.
Чтобы студент мог оценивать степень утомления центральной нервной системы (ЦНС), необходимо очень внимательно следить за своим состоянием и оценивать его в каждый конкретный момент деятельности по ряду показателей (табл. 1).
Восстановление – процесс, происходящий в организме после прекращения работы и заключающийся в постепенном переходе физиологических и биохимических
функций к исходному состоянию. Время, в течение которого происходит восстановление физиологического статуса после выполнения определенной работы, называют
восстановительным периодом.
Средства восстановления могут быть разделены на три группы:
1) педагогические (методические приемы – различные вариации интервалов отдыха
между отдельными упражнениями, тренировочными занятиями и т. д., различные
сочетания упражнений, активного и пассивного отдыха и др.);
2) медико-биологические (гигиенические факторы – организация режима дня и быта, личная гигиена, рациональное питание; медикаментозные препараты; витамины;
физические факторы – бани, ванны, души, массаж и его разновидности, электро-,
свето-, гидро- и бальнеопроцедуры);
3) психологические (методы саморегуляции – словесные взаимодействия для снижения психической напряженности, приемы аутогенной, психорегулирующей или
психомышечной тренировки и др.).
36
17
Таблица 1
Внешние признаки утомления в процессе умственного труда студентов
(по С. А. Косилову)
2.3. Средства физической культуры, обеспечивающие устойчивость
к физической и умственной деятельности человека
В связи с активизацией учебного труда при возрастающих нагрузках необходимо оздоровление условий и режима учебы, быта и отдыха студентов, в том числе
с использованием средств физической культуры – физических упражнений, оздоро-
нированных она снижается до 8-12 за счет увеличения дыхательного объема. У
женщин частота дыхания на 1-2 цикла больше. При спортивной деятельности частота дыхания у лыжников и бегунов увеличивается до 20-28 циклов в 1 мин, у пловцов – 36-45; наблюдались случаи увеличения частоты дыхания до 75 циклов в 1 мин.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное количество воздуха, которое
может выдохнуть человек после полного вдоха (измеряется методом спирометрии).
Средние величины ЖЕЛ составляют у нетренированных мужчин – 3500, женщин – 3000 мл; у тренированных мужчин – 4700, женщин – 3500 мл. При занятии
циклическими видами спорта на выносливость (гребля, плавание, лыжные гонки и
т. п.) ЖЕЛ может достигать у мужчин 7000 и более, у женщин 5000 мл и более.
Легочная вентиляция – объем воздуха, который проходит через легкие за
1 мин. Легочная вентиляция определяется путем умножения величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое находится на уровне
5000-9000 мл (5-9 л). При физической работе этот объем достигает 50 л. Максимальный показатель может достигать 187,5 л придыхательном объеме 2,5 л и частоте дыхания 75 дыхательных циклов в 1 мин.
Кислородный запрос – количество кислорода, необходимое организму для обеспечения процессов жизнедеятельности в различных условиях покоя или работы в 1 мин. В
покое в среднем кислородный запрос равен 250-300 мл. При беге на 5 км, например, кислородный запрос увеличивается в 20 раз и становится равным 5000-6000 мл.
Суммарный или общий, кислородный запрос – это количество кислорода, необходимое для выполнения всей работы.
Потребление кислорода – количество кислорода, фактически использованного
организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за 1 мин. В состоянии
покоя человек потребляет 250-300 мл кислорода в 1 мин. При мышечной работе эта
величина возрастает.
Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить в минуту при предельно-интенсивной мышечной работе, называется максимальным потреблением кислорода (МПК). МПК является показателем аэробной (кислородной)
производительности организма, связанной с его способностью выполнять интенсивную физическую работу при достаточном количестве поступающего в организм кислорода для получения необходимого количества энергии. МПК зависит от состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем, кислородной емкости крови, активности протекания процессов обмена веществ и других факторов. Величина МПК
характеризует функциональное состояние дыхательной и сердечно-сосудистой систем, степень тренированности организма к длительным физическим нагрузкам.
Определение максимального потребления кислорода (МПК) проводят при велоэргометрии (степэргометрии), при выполнении предельной мышечной работы.
18
35
Объекты
наблюдения
Внимание
незначительное
Редкие отвлечения
Поза
Непостоянная,
потягивание ног и
выпрямление
туловища
Движения
Точные
Интерес к
новому
материалу
Живой интерес,
задают вопросы
Утомление
значительное
Рассеянное, частые
отвлечения
резкое
Ослабленное, реакции на
новые раздражители
отсутствуют
Стремление положить
голову на стол, вытянуться,
откинувшись на спинку
Частая смена поз,
повороты головы в стороны, облокачивание,
поддержание головы
руками
Неуверенные, замедлен- Суетливые движения рук и
ные
пальцев (ухудшение почерка)
Слабый интерес,
Полное отсутствие интереса,
отсутствие вопросов
апатия
Среди мер профилактики утомления ведущее место принадлежит улучшению
условий труда и отдыха, контролю за соответствием длительности и интенсивности
трудовой нагрузки функциональным возможностям человека, а также повышению
мотивации к труду и физической подготовленности работающих.
Процесс протекания восстановления зависит от объема и интенсивности проделанной работы и уровня тренированности организма. Для восстановления необходимо время, которое может быть занято активным или пассивным отдыхом.
Активный отдых – форма отдыха в виде двигательной деятельности небольшого объема и интенсивности. Использование упражнений, координационная
структура которых значительно отличается от упражнений, вызвавших утомление.
Способствует более эффективному восстановлению работоспособности, по сравнению с пассивным отдыхом. Активный отдых очень полезен при работе средней тяжести и вреден при тяжелой, истощающей работе.
Пассивный отдых – форма отдыха после напряженной деятельности с явным
преобладанием физического и интеллектуального бездействия.
клеточное дыхание – это обмен кислородом и углекислым газом между кровью и
клетками тела. Переход кислорода и углекислого газа из одной среды в другую происходит по законам диффузии, под воздействием разницы парциального давления
этих газов в сторону из среды с большим парциальным давлением в среду с меньшим парциальным давлением.
Дыхательную систему человеческого организма составляют (рис. 7):
1) воздухоносные пути: носовая полость, трахея,
бронхи, которые ветвятся на более мелкие бронхиолы, заканчивающиеся альвеолами (легочными
пузырьками). Стенки альвеол густо переплетены
сетью капиллярных кровеносных сосудов, через
стенки которых происходит насыщение крови кислородом и удаление из нее углекислого газа;
2) легкие – это пассивная эластичная ткань, в которой насчитывается от 200 до 600 млн альвеол,
в зависимости от роста тела;
3) грудная клетка – это герметично закрытая
полость;
4) плевра – это пленка из специфической ткани,
которая покрывает легкие снаружи и грудную
клетку изнутри. Между этими двумя листами
плевры образуется герметично закрытая плевральная полость;
5) дыхательные мышцы: межреберные, диафрагма и ряд других мышц, принимающих участие в
дыхательных движениях.
Показателями работоспособности органов дыхания являются дыхательный
объем, частота дыхания, жизненная емкость легких, легочная вентиляция, кислородный запрос, потребление кислорода, кислородный долг и др.
Дыхательный объем – количество воздуха, проходящее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, выдох, дыхательная пауза). Величина дыхательного
объема находится в прямой зависимости от степени тренированности к физическим
нагрузкам и колеблется в состоянии покоя от 350 до 800 мл в покое. У нетренированных людей дыхательный объем находится на уровне 350-500, у тренированных 800 мл и более. При интенсивной физической работе дыхательный объем может
увеличиваться до 2500 мл.
Частота дыхания – количество дыхательных циклов в 1 мин. Средняя частота
дыхания у нетренированных людей в покое составляет 16-20 циклов в 1 мин, у тре-
вительных сил природы (солнце, воздух и вода), гигиенических факторов и других
составляющих здорового образа жизни.
Физические упражнения – естественные и специально подобранные движения,
применяемые в физическом воспитании. В отличие от обычных движений они имеют целевую направленность и специально организованы для укрепления здоровья,
восстановления нарушенных функций.
Оздоровительные силы природы (закаливание) укрепляют и активизируют
защитные силы организма, стимулируют обмен веществ, деятельность сердца и кровеносных сосудов, благотворно влияют на состояние нервной системы. Комплекс
оздоровительно-гигиенических мероприятий (разумное сочетание труда и отдыха,
нормализация сна и питания, отказ от вредных привычек, пребывание на свежем
воздухе, достаточная двигательная активность) имеет большое значение для сохранения и повышения уровня физической и умственной работоспособности.
Систематическая физическая тренировка, занятия физическими упражнениями
в условиях напряженной учебной деятельности студентов являются важнейшим
средством разрядки нервного напряжения и сохранения здоровья. Нормальное
функционирование организма невозможно без активной мышечной работы. Влияние физических упражнений на организм человека многогранно. Систематическая
мышечная деятельность повышает психическую, умственную и эмоциональную устойчивость организма.
Оздоровительная ходьба. Самый доступный вид физических упражнений, может
быть рекомендован людям всех возрастов, имеющим различный уровень подготовленности и состояние здоровья. Показана людям, ведущим малоактивный образ жизни.
Ходьба тренирует мышцы, сердечно-сосудистую и дыхательную системы,
снимает напряжение, успокаивает нервную систему. Оздоровительное ее воздействие заключается в повышении сократительной способности миокарда, увеличении
диастолического объема сердца и венозного возврата крови к сердцу.
В зависимости от скорости различают следующие разновидности ходьбы
(Д. М. Аронов, 1982):
− медленная ходьба (скорость до 70 шаг/мин). Рекомендуется больным, перенесшим инфаркт миокарда или страдающим выраженной стенокардией;
− ходьба со средней скоростью в темпе 71-90 шаг/мин (3-4км/час). Рекомендуется
больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями;
− быстрая ходьба в темпе 91-110 шаг/мин (4-5 км/час). Она оказывает тренирующий эффект на здоровых людей;
− очень быстрая ходьба в темпе 111-130 шаг/мин. Оказывает очень мощное тренирующее воздействие. Однако не каждый может выдержать этот темп в течение
продолжительного времени.
34
19
В зависимости от скорости ходьбы и массы тела занимающегося расходуется
от 200 до 400 ккал в час.
Для эффективного воздействия на сердечно-сосудистую систему частота сердечных сокращений (ЧСС) должна быть в пределах 65-80% от максимальной (для
каждого возраста).
Оздоровительный бег оказывает всестороннее воздействие на все функции организма, особенно на дыхательную, сердечно-сосудистую и опорно-двигательную
системы и психическую сферу человека. Отличие оздоровительного бега от спортивного заключается в скорости. Скорость оздоровительного бега колеблется в пределах 7-11 км/час, более быстрый бег вызывает напряжение функций кровообращения, нежелательное для людей старше 40 лет.
Режим тренировки в беге зависит от пола, возраста, состояния здоровья и физической подготовленности занимающихся. Единым для всех является следующее
требование – постепенность, обеспечивающая приспособление организма к возрастающей тренировочной нагрузке. В процессе занятий необходимо в первую очередь
следить за пульсом. Для начинающих пульс не должен превышать 120-130 уд./мин,
для лиц среднего возраста – 130-140 уд./мин, а молодых – 150-160 уд./мин.
Для регулирования темпа бега и длины дистанции можно использовать «разговорный тест», позволяющий занимающимся разговаривать во время бега. Расход
энергии во время медленного бега составляет от 600 до 800 ккал в час, при котором
происходит ликвидация избыточной массы тела.
Скорость оздоровительного бега может варьировать (от 5 до 10 мин на 1 км),
продолжительность может быть доведена до 60 мин и более. Для получения тренирующего и оздоровительного эффекта достаточно пробежек в течение 15-30 мин.
Плавание. Оздоровительное значение плавания состоит в том, что оно является одним из эффективных средств закаливания человека, повышает сопротивление
организма воздействию температурных колебаний и простудных заболеваний. Занятия плаванием устраняют нарушение осанки, плоскостопие, гармонично развивают
почти все группы мышц, играют важную роль в улучшении функций дыхания и
сердечно-сосудистой системы.
Плавание – незаменимая коррегирующая гимнастика для детей, молодежи и
пожилых людей. Симметричные движения и горизонтальное положение тела в воде
способствуют разгрузке позвоночного столба. Плавание является эффективным
средством развития дыхательной мускулатуры, при котором дыхательный аппарат
работает с большим напряжением, преодолевая при вдохе давление воды на грудную клетку, а при выдохе – сопротивление воды.
Лечебно-тонизирующее воздействие плавания усиливается при индивидуальных показаниях и дозировке. Для занятий оздоровительным плаванием важно адап-
В сердечном цикле различают
несколько фаз: систола (сокращение), диастола (расслабление)
и пауза. Урежение пульса, если
оно не связано с заболеванием,
Нетренированный
Мужчины
70-80
увеличивает абсолютное время
Тренированный
50-60
Нетренированный
Женщины
75-85
паузы отдыха сердца, что споТренированный
60-70
собствует более эффективному
его восстановлению. Если систола и диастола равны по времени, тогда пауза отдыха сердца у нетренированного человека при ЧСС 80 уд./мин будет равна 0,25 с, а у тренированного человека при
ЧСС 60 уд./мин она увеличивается до 0,33 с. Следовательно, сердце тренированного
человека в каждом цикле своей работы имеет больше времени для отдыха и восстановления.
3.2.4. Мышечный насос
Мышечный насос – это механизм принудительного продвижения венозной
крови к сердцу с преодолением сил гравитации под воздействием ритмических сокращений и расслаблений скелетных мышц. Когда участок вены между двумя клапанами наполнен кровью, сокращение расположенных рядом с ним мышц, сопровождаемое их утолщением, сдавливает вену и проталкивает порцию крови вверх, к
сердцу, так как движению крови вниз, в противоположную от сердца сторону, препятствует закрывшийся клапан. При последующем расслаблении мышц данный
участок вены расправляется и засасывает снизу через открывшийся клапан новую
порцию крови. Сверху участок вены перекрывается клапаном, и кровь в обратном
от сердца направлении не поступает в данный участок вены. Новое сокращение
мышц опять сдавливает данный участок вены и проталкивает новую порцию крови
по направлению к сердцу и т. д. Таким образом, скелетные мышцы при циклических движениях, когда ритмично чередуется их сокращение и расслабление, существенно помогают сердцу обеспечивать циркуляцию крови в сосудистой системе.
Чем чаще сокращаются и расслабляются мышцы, чем полнее их сокращение и
расслабление, тем большую помощь сердцу оказывает мышечный насос. Особенно эффективно он работает при таких упражнениях, как бег, плавание, бег на лыжах и т. д.
3.3. Дыхательная система
Дыханием называется процесс, обеспечивающий потребление кислорода и выделение углекислого газа тканями живого организма. Этот процесс осуществляется
путем сложного взаимодействия систем дыхания, кровообращения и крови.
Различают внешнее (легочное) и внутриклеточное (тканевое) дыхание. Внешнее дыхание – это обмен воздухом между окружающей средой и легкими. Внутри-
20
33
Таблица 2
Показатели частоты сердечных сокращений
человека
Организм
Пол
ЧСС, уд./мин
Левый желудочек имеет самые толстые стенки (10-15 мм). Нагнетая кровь и большой круг кровообращения, он преодолевает сопротивление густо разветвленной сосудистой сети.
Размеры и масса сердца увеличиваются в связи с утолщением стенок сердечной мышцы и увеличением его объема в результате систематических занятий физическими упражнениями и спортом. Такие изменения повышают мощность и работоспособность сердечной мышцы.
Важным показателем работы сердца является количество крови, выталкиваемое одним желудочком сердца в сосудистое русло при одном сокращении.
Этот показатель называется систолическим объемом крови (систола – сокращение). Систолический объем в покое равен у нетренированных людей 60 мл, а у
тренированных – 80 мл. При интенсивной мышечной работе он равен соответственно 100-130 мл и 180-200 мл.
Вторым важным показателем является минутный объем крови – это количество
крови, выбрасываемое одним желудочком сердца в течение одной минуты. В состоянии
покоя минутный объем крови составляет в среднем 4-6 л. При интенсивной мышечной
деятельности он повышается до 18-20, у тренированных людей – до 30-40 л.
В положении лежа и при быстрой ходьбе сердце нетренированного человека
для того, чтобы обеспечить необходимый минутный объем крови, вынуждено сокращаться с большей частотой, так как систолический объем у него меньше.
При быстром беге сердце нетренированного человека, имея недостаточный
систолический объем крови, даже при ЧСС 200 уд./мин не может обеспечить минутный объем в 30 л крови, который необходим человеку при быстром беге. Поэтому нетренированный человек через несколько минут, а иногда и секунд, после начала интенсивного бега чувствует большое утомление и прекращает бег. Если же человек находится в условиях, когда прекратить бег невозможно и продолжает его, то
наступает обморочное состояние.
Сердце тренированного человека может показывать удивительную работоспособность. При интенсивной физической работе систолический объем двух желудочков равен 400 мл, при ЧСС 200 уд./мин минутный объем крови может возрастать до
80 л. Секрет высокой работоспособности сердца тренированного человека заключается в сохранении строгого ритма работы и в том, что мышца тренированного сердца более густо пронизана кровеносными сосудами. Следовательно, в сердце лучше
осуществляется питание мышечной ткани и ее работоспособность успевает восстанавливаться во время кратчайших пауз сократительного цикла.
ЧСС является информативным показателем работоспособности сердечнососудистой системы и всего организма. В процессе спортивной тренировки частота
пульса в покое (утром лежа натощак) со временем становится реже за счет увеличения мощности каждого сердечного сокращения (табл. 2).
тировать занимающихся к непривычным условиям водной среды и обучить их движениям в воде.
Занятия оздоровительным плаванием рекомендуется проводить в два этапа. На
первом этапе занимающийся обучается стилям – брасс, кроль на груди и спине. Стиль
брасс – один из эффективных способов лечебного оздоровительного плавания. На втором этапе объем плавания постепенно увеличивается с целью повышения общей выносливости и способности преодолевать оздоровительную дистанцию без остановки.
Оптимальной оздоровительной дистанцией считается дистанция от 800 до
1000 м, которую необходимо проплыть с доступной скоростью, не останавливаясь.
При легкой нагрузке ЧСС не превышает 120 уд./мин, при средней – 130 уд./мин, при
большой – свыше 140 уд./мин. Для возрастных групп от 51 до 70 лет нагрузка ограничена, ЧСС не превышает 120-130 уд./мин. Для совершенствования работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем в занятия необходимо включать непрерывное плавание в течение 20-30 мин, как минимум, четыре раза в неделю, что позволит
добиться заметных улучшений в состоянии здоровья.
Ходьба на лыжах. Из всех видов физических упражнений наибольшую пользу
для здоровья приносят движения, выполняемые в аэробном режиме. Именно к таким
упражнениям относится передвижение на лыжах. При передвижении на лыжах в работу, помимо нижних конечностей, вовлекаются также мышцы верхних конечностей и туловища. Ходьба на лыжах способствует гармоническому развитию скелетной мускулатуры и уменьшению жировой ткани, в частности, укреплению мышц
брюшного пресса. Вовлечение в работу большой группы мышц, четкий ритм движений, длительное пребывание на свежем воздухе благотворно сказываются на деятельности систем кровообращения и дыхания (увеличиваются жизненная емкость
легких (ЖЕЛ), легочная вентиляция).
Занятия на свежем воздухе оказывают на организм прекрасное закаливающее воздействие, повышают сопротивляемость организма к различным простудным и инфекционным заболеваниям, повышают стойкость к воздействию низких температур.
Во время ходьбы на лыжах наблюдается большой расход энергии (расходуется
500-900 ккал/час), т. к. работа ведется в условиях низкой температуры окружающей
среды. Величина энергетических затрат зависит от рельефа местности, погодных условий, состояния снежного покрова, скорости передвижения, общей физической
подготовленности.
Лыжные прогулки оздоровительной направленности следует начинать с 5-8 км,
постепенно увеличивая дистанцию до 10-25 км. При скорости от 4 до 5-6 км/час, продолжительность занятия от 30-60 мин до 4 часов и более.
Езда да велосипеде укрепляет сердечно-сосудистую и дыхательную системы.
На велосипеде необходимо ездить не менее трех раз в неделю, в течение 30 мин.,
32
21
ЧСС составляет 60% от максимальной. Оптимальная скорость, обеспечивающая хороший тренировочный эффект, составляет 25 км/час, Скорость меньше 15 км/час
имеет очень низкую аэробную стоимость. Темп вращения педалей – 60-70 об./мин.
На занятиях также хорошо применяются компьютеризованные тренажеры с автоматическим заданием нагрузки и контролем ЧСС, которые оказывают большой оздоровительный аэробный эффект. В компьютеризированных велотренажерах предусмотрено несколько программ, из числа которых можно выбрать любую в зависимости
от физического состояния человека. Выбрав с помощью соответствующих клавиш
нужную программу, занимающийся начинает вращать педали. На табло индикатора
велотренажера фазу появляются цифры: ЧСС занимающегося; частота вращения педалей; затраты энергии в единицу времени; время работы. Если в период тренировки на
велотренажере пульс занимающегося возрастает до уровня, близкого к опасной для
данного возраста зоне, компьютер сообщает об этом звуковым сигналом и автоматически снижает интенсивность нагрузки.
ГЛABA 3.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ СИТЕМ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАПРАВЛЕННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ
3.1. Опорно-двигательный аппарат
3.1.1. Кости, суставы и двигательная деятельность
Опорно-двигательный аппарат представляет собой единое целое. В его составе
выделяют:
− пассивную часть – скелет, образованный костями и их соединениями;
− активную часть – систему мышц, прикрепляющихся к скелету, приводящих в
движение отдельные кости и перемещающих тело в пространстве.
С анатомической точки зрения скелет и мускулатура формируют тело (сому).
Образуемые при этом полости (глазничная, носовая, ротовая, грудная, брюшная, тазовая, черепа и позвоночника) содержат внутренние органы, эндокринные органы,
структуры нервной и сердечно-сосудистой систем. Последние представлены в соме
в виде периферических сосудов и нервов.
Органы опорно-двигательного аппарата образованы различными тканями, однако преимущественно они построены из соединительной (скелет) и мышечной ткани (поперечно-полосатая соматическая мускулатура).
22
Напряженная умственная работа, несбалансированная физической деятельностью, малоподвижный образ жизни, особенно при высоких нервно-эмоциональных
напряжениях, вредные привычки (курение, потребление алкоголя) вызывают ухудшение питания стенок артерий, потерю их эластичности, что может привести к
стойкому повышению в них кровяного давления и, в конечном итоге, к заболеванию, называемому гипертонией. Поэтому для сохранения здоровья и работоспособности необходимо активизировать кровообращение с помощью физических упражнений, в том числе и в режиме учебного дня студента (физкультминутки, физкультпаузы). Особенно полезное влияние на кровеносные сосуды оказывают занятия циклическими видами упражнений: бег, плавание, бег на лыжах, на коньках, езда на велосипеде и т. п.
3.2.3. Сердце
Сердце – главный орган кровеносной системы, представляет собой полую
мышцу, обильно снабженную кровеносными сосудами, совершающую ритмичные
сокращения по типу насоса, благодаря которым происходит движение крови в организме. Сердце работает автоматически под контролем ЦНС.
Сердце делится продольно на левую и правую половины непроницаемой перегородкой
(рис. 6). Правая половина перекачивает венозную
кровь в малый круг кровообращения, левая – артериальную кровь в большой. Поперек сердце
разделено на предсердия, которые находятся
сверху, и на желудочки. Эти четыре камеры попарно соединены перегородкой, имеющей клапаны: правое предсердие – с правым желудочком,
левое – с левым. Клапаны сердца, а также клапаны у выхода крови в аорту (в большой круг кровообращения) и легочную артерию (в малый круг
кровообращения) обеспечивают движение крови
в одном направлении – из предсердий в желудочки, а из желудочков – в артерии
Размеры сердца зависят от возраста, размера тела, пола и физического развития человека. Масса сердца составляет 250-600 г. Толщина стенок отдельных камер сердца неодинакова и зависит от мощности производимой работы. Стенки предсердий имеют
толщину всего 2-3 мм, так как они без особого напряжения перекачивают кровь в
нижележащие желудочки. Стенки правого желудочка несколько толще (5-8 мм), так
как он должен преодолевать сопротивление сосудов малого круга кровообращения.
31
них кровяного давления, во-вторых, в большинстве случаев кровь движется по венам вверх против силы тяжести. В венах имеются клапаны, обеспечивающие движение крови только по направлению к сердцу.
В каждом круге кровообращения сеть кровеносных сосудов состоит из крупных сосудов-артерий, по которым кровь движется в сторону от сердца. По мере удаления артерии ветвятся на более мелкие сосуды – артериолы, которые, в свою очередь, делятся на тончайшие кровеносные сосуды – капилляры. Стенки капилляров
полупроницаемые, через них вещества, растворенные в плазме крови, просачиваются в тканевую жидкость, из которой переходят в клетки. Продукты жизнедеятельности клеток проникают сквозь стенки капилляров в обратном направлении из тканевой жидкости в кровь. Обмен веществ между кровью и тканями происходит на всем
протяжении капилляров – более 100 тыс. км. Далее из капилляров кровь переходит в
венулы – мельчайшие венозные сосуды, из них – в вены и возвращается в сердце.
Сеть сосудов большого круга кровообращения пронизывает ткани всех органов и
частей тела человека. Продвигаясь по капиллярам большого круга кровообращения,
кровь превращается из артериальной в венозную; она отдает тканям кислород и питательные вещества, одновременно насыщаясь углекислым газом и продуктами распада, которые переносит к органам выделения, а также выполняет другие функции.
Сосудистая сеть малого круга кровообращения проходит только через легкие, где
кровь превращается из венозной в артериальную, т. е. отдает в полость легких углекислый газ и насыщается кислородом.
Физическая работа способствует общему расширению кровеносных сосудов, повышению эластичности их мышечных стенок, улучшению питания и повышению обмена веществ в стенках кровеносных сосудов. При работе окружающих сосуды мышц
происходит массаж стенок сосудов. Кровеносные сосуды, не проходящие через мышцы
(головного мозга, внутренних органов, кожи), массируются за счет гидродинамической
волны от учащения пульса и за счет ускоренного тока крови. Все это способствует сохранению эластичности стенок кровеносных сосудов и нормальному функционированию сердечно-сосудистой системы без патологических отклонений.
Увеличение пульсового давления улучшает кровоток через сердце, увеличивает
градиент давления в большом круге, что улучшает кровоток. Время полного кругооборота крови (скорость кровотока) составляет 20-25 с, при тяжелой работе 8-9 с. При работе распределение тонуса кровеносных сосудов изменяется таким образом, что в работающих органах он понижается (в связи с чем увеличивается их просвет), а в неработающих – повышается (просвет сосудов уменьшается). Во время максимальной работы через мышцы проходит до 88% крови (в покое 21% – увеличение в 4 раза), через
коронарные сосуды в покое и при работе 4% (250-1000 мл), через мозг в покое 13%, а
при работе 3% (относительное уменьшение в 4 раза).
30
Скелетом (греч. sceleton – высохший,
высушенный) человека называется комплекс костей, различных по форме и величине, и их соединений. Масса скелета в
среднем у мужчин равна 10 кг, у женщин –
6,8 кг. В организме скелет служит зашитой
жизненно важным органам. Череп надежно
защищает головной мозг, органы слуха,
зрения, обоняния, начальные отделы пищеварительного и дыхательного аппаратов. В
позвоночном канале содержится спинной
мозг. Грудная клетка служит защитой для
сердца, легких, вилочковой железы и крупных сосудов. В полости таза находятся мочевой пузырь, прямая кишка, а также матка,
влагалище, трубы, яичники у женщин и
предстательная железа у мужчин. Скелет
выполняет внешнюю форму сегментов тела
и всего организма человека. Функция движения обеспечивается подвижно соединенными между собой костями, приводимыми
в движение мышцами. Большое значение
придается также биологическим функциям:
участию в минеральном обмене, кроветворении и роли костного мозга в иммунных
процессах.
У человека более 200 костей (85 парных и 36 непарных), которые в зависимости
от формы и функции делятся на:
− трубчатые (кости конечностей);
− губчатые (выполняют в основном защитную и опорную функции – ребра, грудина, позвонки и др.);
− плоские (кости черепа, таза, поясов конечностей);
− смешанные (основание черепа).
23
Каждая из костей скелета является живым, активно функционирующим и непрерывно обновляющимся органом. Проникающие в кость кровеносные сосуды и
нервы обеспечивают взаимодействие ее со всем организмом, участие в обмене веществ, выполнение функций и необходимую перестройку при росте, развитии и меняющихся условиях существования. Особенности внутреннего строения кости обусловлены ее компактным и губчатым веществом.
На рост и формирование костей существенное влияние оказывают социальноэкологические факторы (питание, окружающая среда и т. д.).
Дефицит питательных веществ, солей или нарушение обменных процессов,
связанных с синтезом белка, незамедлительно отражаются на росте костей. Недостаток витаминов С, D, Са, Р нарушает естественный процесс обызвествления и синтеза белка в костях, делает их более хрупкими.
На изменение костей влияют и физические нагрузки. При систематическом
выполнении значительных по объему и интенсивности статических и динамических
упражнений кости становятся более массивными; в местах прикрепления мышц
формируются хорошо выраженные утолщения – костные выступы, бугры и гребни.
Происходит внутренняя перестройка компактного костного вещества, увеличиваются количество и размеры костных клеток, кости становятся значительно прочнее.
Правильно организованная физическая нагрузка при выполнении силовых и скоростно-силовых упражнений способствует замедлению процесса старения костей.
Скелет человека (рис. 2) состоит из позвоночника, черепа, грудной клетки,
поясов конечностей и скелета свободных конечностей. Позвоночник, состоящий из
33-34 позвонков, имеет пять отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5), копчиковый (4-5). Позвоночный столб позволяет совершать
сгибания вперед и назад, в стороны, вращательные движения вокруг вертикальной
оси. В норме он имеет два изгиба вперед (шейный и поясничный лордозы) и два изгиба назад (грудной и крестцовый кифозы). Они имеют функциональное значение
при выполнении различных движений (ходьба, бег, прыжки, кувырки и т. д.), ослабляют толчки, удары и т. п., выполняя роль амортизатора.
Грудная клетка образована 12 грудными позвонками, 12 парами ребер и грудной костью (грудиной), она защищает сердце, 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.
обогнуть земной шар по экватору. Общая поверхность эритроцитов очень велика,
она в 1500 раз больше поверхности тела.
Лейкоциты – белые кровяные клетки, их имеется несколько видов. В 1 куб. мм
крови содержится 6-8 тыс. лейкоцитов. Они способны проникать через стенки кровеносных сосудов в ткани тела и уничтожать болезнетворные микробы и инородные тела, попавшие в организм. Это явление называется фагоцитозом.
Тромбоциты – их содержится в крови 100-300 тыс. в 1 мм3. Они защищают
организм от потери крови. При повреждении тела и кровеносных сосудов тромбоциты способствуют свертыванию крови, образованию сгустка (тромба), который закупоривает сосуд и прекращает потерю крови.
При регулярных занятиях физическими упражнениями или спортом:
− -увеличивается количество эритроцитов и количество гемоглобина в них, в результате чего повышается кислородная емкость крови;
− повышается сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, благодаря повышению активности лейкоцитов;
− ускоряются процессы восстановления после значительной потери крови.
Вместе с тем при интенсивной мышечной работе в составе крови могут наступать неблагоприятные сдвиги: образующаяся молочная кислота сдвигает реакцию
крови в кислую сторону; выделение воды с потом увеличивает концентрацию солей.
Эти недостатки ликвидируются с помощью так называемых буферных систем. У
спортсменов эти механизмы наиболее хорошо развиты. У не тренированных людей
такие изменения ликвидируются медленнее.
Кровь является уникальным лечебным средством, незаменима при качественном и количественном восполнении кровопотери. Выделяют четыре группы крови:
0(1), А(II), В(III), AB(IV). Группа крови является постоянной в течение жизни и не
меняется под влиянием болезней, с возрастом и т. д. Кроме групповой принадлежности важное значение имеет резус-фактор – специфический антиген, содержащийся в эритроцитах у 85% людей (резус-положительная кровь - Rh+). Переливание резус-положительной крови резус-отрицательному реципиенту не допускается.
3.2.2. Кровеносная система
Кровь в организме находится в постоянном движении, которое осуществляется по кровеносной системе. Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных
сосудов. Кровеносные сосуды составляют два круга кровообращения – малый и
большой (рис. 5).
Кровообращение – процесс направленного движения крови по кровеносной
системе, обусловленный деятельностью сердца и сосудов. После прохождения через
капилляры кровь попадает в вены и по ним возвращается к сердцу. Движение крови
по венам затруднено, во-первых, по причине их удаленности от сердца и падения в
24
29
В состоянии покоя обмен скелетных мышц невелик, а при максимальных нагрузках он может увеличиваться в 50 и даже 100 раз, что связано с увеличением
кровотока (доставка кислорода, глюкозы, удаление продуктов обмена).
3.2. Воздействие физической тренировки на кровь и кровеносную систему
3.2.1. Кровь
Кровь в организме человека выполняет следующие функции:
− транспортную, в процессе обмена веществ переносит к тканям тела питательные
вещества, а из тканей к органам выделения транспортирует продукты распада, образующиеся в результате жизнедеятельности клеток тканей;
− регуляторную, осуществляет гуморальную регуляцию организма с помощью гормонов и других химических веществ и создает гидростатическое давление крови на
нервные окончания (барорецепторы), расположенные в стенках кровеносных сосудов;
− защитную, защищает организм от вредных веществ и инородных тел, кроме
этого при повреждении тканей тела останавливает кровотечение;
− теплообменную, участвует в поддержании постоянной температуры тела [37].
Количество крови в организме составляет,
примерно 7-8% от массы тела. У человека массой
70 кг имеется 5-6 л крови. В покое 20-50% крови может быть выключено из кровообращения и находиться в так называемых «кровяных депо» (в печени, селезенке, мышцах и сосудах кожи). При необходимости, например при физической работе, запасной объем крови включается в кровообращение. Регуляция
осуществляется ЦНС рефлекторно (автоматически).
Кровь состоит из жидкой части (плазмы) – 55%
и взвешенных в ней форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и др.) – 45%. Кровь
имеет слабую щелочную реакцию.
Эритроциты – красные кровяные клетки, носители дыхательного пигмента – гемоглобина. Эритроциты переносят кислород из легких к тканям и углекислый газ из тканей в легкие. В 1 куб. мм крови у
мужчин в среднем 5 млн эритроцитов, у женщин –
4,5 млн. У людей, занимающихся спортом, эта величии на достигает 6 млн и более. Общее количество
эритроцитов в крови человека 30-25 триллионов. Если их расположить цепочкой, то можно несколько раз
Скелет верхней конечности образован плечевым поясом, состоящим из двух
лопаток и двух ключиц, и свободной верхней конечностью, включающей плечо,
предплечье, кисть. Плечо – это одна плечевая трубчатая кость; предплечье образовано лучевой и локтевой костями; скелет кисти делится на запястье (8 костей, расположенных в два ряда), запястье (5 коротких трубчатых костей) и фаланги пальцев
(14 фаланг).
Скелет нижней конечности образован тазовым поясом (2 тазовых кости и крестец) и скелетом свободной нижней конечности, который состоит из трех основных
отделов – бедра (одна 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, срастающейся надкостницей сочленяющихся костей (рис. 3). Полость суставов герметично закрыта, она имеет небольшой объем, зависящий от
формы и размеров сустава. Суставная жидкость уменьшает
трение между поверхностями при движении, эту же функцию выполняет и гладкий хрящ, покрывающий суставные
поверхности. В суставах могут происходить сгибание, разгибание, приведение, отведение, вращение.
Главная функция суставов – участие в осуществлении движений. При систематических занятиях физическими упражнениями и спортом суставы развиваются и
укрепляются, повышается эластичность связок и мышечных сухожилий, увеличивается гибкость. И, наоборот, при отсутствии движений разрыхляется суставный
хрящ, изменяются суставные поверхности, сочленяющиеся кости, появляются болевые ощущения, возникают воспалительные процессы. В условиях нормальной физиологической деятельности и двигательной активности суставы долго сохраняют
объем (амплитуду) движений и медленно подвергаются старению. Но чрезмерные
физические нагрузки пагубно сказываются на строении и функциях суставов: суставные хрящи могут истончаться, суставная капсула и связки склерозируются, по
периферии образуются костные выступы и т. д. Иными словами, морфологические
изменения в суставах приводят к функциональным ограничениям подвижности в
суставах и уменьшению амплитуды движений.
3.1.2. Мышечная система и ее функции
В организме человека мышцы являются активным звеном в динамической цепи движения, которое, действуя на костные рычаги, изменяет положение тела чело-
28
25
века или его частей. Сокращение скелетных мышц не только удерживает тело человека в вертикальном положении, обеспечивает его перемещение в пространстве, но
и способствует улучшению крово- и лимфообращения, оказывает влияние на развитие и форму костей. Скелетные мышцы осуществляют дыхательные и глотательные
движения, мимику, участвуют в образовании стенок полостей тела.
В организме человека насчитывается 500600 мышц. Масса их у мужчин составляет около
40-45%, у женщин - 30% от массы тела.
Мышца – это орган тела, состоящий из поперечно-полосатой или гладкой мышечной ткани,
способной к сокращению под воздействием нервных импульсов. Мускулатура – общее обозначение совокупности мышц тела или органа. Различают два вида мускулатуры: гладкая (непроизвольная) и поперечно-полосатая (произвольная).
Гладкие мышцы расположены в стенках
кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах. Они сужают или расширяют сосуды, продвигают 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.
Различают среднюю часть мышц – ее тело, или
брюшко; головку, которой мышца начинается от одной кости; хвост, которым она прикрепляется к другой кости. Непосредственно с костями мышцы связаны посредством сухожилий, являющихся с одной стороны продолжением соединительного каркаса мышцы, а с другой его волокна вплетаются в надкостницу кости.
По топографо-анатомическому признаку различают мышцы спины, заднего и переднего отделов шеи, груди, живота, головы, верхней и нижней конечностей (рис. 4).
В зависимости от размеров и формы различают мышцы длинные и короткие,
плоские и веретенообразные, ромбовидные, квадратные, трапециевидные и т. п. По
направлению волокон различают прямые мышцы, в которых мышечные волокна
расположены параллельно длине мышцы, косые, поперечные и круговые. По функ-
ции мышцы делятся на сгибатели и разгибатели, отводящие и приводящие, супинаторы (вращатели кнаружи) и пронаторы (вращатели внутрь). По положению различают поверхностные и глубокие мышцы, наружные и внутренние, латеральные и
медиальные. По отношению к суставам мышцы делят на односуставные, двухсуставные и многосуставные – в зависимости от того, на сколько суставов они непосредственно действуют.
Одни и те же мышцы в различных ситуациях могут выступать в различных качествах. Мышцы-антагонисты – мышцы, действие которых направленно противоположно. Мышцы-синергисты – мышцы, направление действий которых одинаково.
При работе мышцы развивают определенную силу, которую можно измерить. Сила мышцы – физический параметр, определяемый весом груза, который
мышца может поднять на определенную высоту. Сила мышцы зависит от суммы
сил мышечных волокон, их сократительной способности; от количества мышечных волокон в мышце и количества функциональных единиц, одновременно
возбуждающихся при развитии напряжения; от исходной длины мышцы (предварительно растянутая мышца развивает большую силу); от условий взаимодействия с костями скелета. Подсчитано, что все мышцы человека содержат около
300 млн мышечных волокон. Если деятельность волокон и всех мышц человека
направить в одну сторону, то при их одновременном сокращении он мог бы
поднять груз весом 25 т на высоту 1 м.
Механическая деятельность мышц происходит в результате способности мышечных волокон переходить в состояние возбуждения, т. е. в деятельное состояние,
под влиянием биотоков, идущих к мышцам по нервным волокнам. Возбуждение
мышечных волокон представляет собой сложную систему энергетических, химических, структурных и иных изменений в клетках, обеспечивающих специфическую
работу мышечной ткани. Работа мышц осуществляется за счет их напряжения или
сокращения. Напряжение происходит без изменения длины (статическая работа)
мышц, сокращение с уменьшением их длины (динамическая работа). Чаще всего
мышцы работают в смешанном (ауксотоническом) режиме, одновременно напрягаясь и сокращаясь по длине.
Источник всех физиологических сдвигов в организме человека лежит в изменениях, которые происходят в работающих мышцах, а именно энергетические превращения, требующие мобилизации энергетических резервов; образуется тепло, которое необходимо удалить из организма; появление продуктов обмена, подлежащих
выведению из организма. Именно продукты обмена, поступающие в кровь, являются основными раздражителями, вызывающими рефлекторным и гуморальным путем
соответствующие изменения в вегетативных системах (дыхание, кровообращение,
выделение) и в регуляторных системах (ЦНС, железы внутренней секреции).
26
27