Двигательная функция и повышение устойчивости организма человека к различным условиям внешней

Среды.

Итак, эволюционное биологическое становление организма человека в его филогенезе создало сложное, но рациональное строение,
обеспечивающее его оптимальное функционирование при различных
и разнонаправленных воздействиях внешней среды. Использование различных средств физической культуры, занятия разными видами спорта тесно связаны с физиологическими закономерностями функционирования организма человека. Еще в1809г.Жан Батист Ламарк опубликовал материалы, в которых отметил ,что у всех живых существ, обладающих нервной системой, органы ,которые упражняются,- развиваются, а органы, которые не упражняются -слабеют и уменьшаются. Это положение стало основой для физиологического постулата: «Работа строит орган», что особенно действенно
для растущего, развивающегося организма молодого человека. Возраст 18—25 лет — это заключительный этап естественного физиологического развития организма человека. В современных условиях тотального недостатка двигательной активности организму нужно помочь дополнительными дозированными физическими нагрузками для его нормального развития и функционирования.

Любая функциональная деятельность — физическая или умственная — обусловлена неразрывным взаимодействием психических, двигательных и вегетативных реакций. Разнообразные физические упражнения, занятия любым видом спорта являются типичными
проявлениями воздействия внешней среды на организм человека. Реакция организма, его отдельных систем на физические бытовые, трудовые, спортивные нагрузки различного объема и интенсивности всегда направлена на сохранение постоянства внутренней среды. В то же время под влиянием этих нагрузок в организме происходит целый ряд
перестроечных приспособительных процессов, повышающих функциональные возможности организма, его способности противостоять

внешним воздействиям. В результате происходит существенный рост уровня основных двигательных качеств: быстроты, силы, выносливости, гибкости, ловкости.

Адаптация — приспособление органов чувств и организма к новым, изменившимся условиям существования. Это одна из важнейших особенностей живых систем. Различают биологическую, в частности психофизиологическую, адаптацию и социальную адаптацию. Более полное определение понятия «физиологическая адаптация» дается в Большой медицинской энциклопедии: «Адаптация физиологическая — совокупность физиологических реакций, лежащих в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направляемых к сохранению относительного постоянства его внутренней среды — гомеостаза». Таким образом, адаптация и гомеостаз — взаимодействующие и взаимосвязанные понятия. I

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

Механизм психофизиологической адаптации очень сложен. Он заключается в изменяющихся биохимических процессах на уровне клеток, в изменениях гуморальной и нервной регуляции работы отдельных органов и физиологических систем. Ключевым моментом этого
приспособительного процесса, происходящего в организме, является
восстановление в период отдыха затраченных организмом энергетических ресурсов на данную непривычную работу (нагрузку) с превышением того уровня энергетического потенциала, который был в организме до работы. То есть после периода необходимого отдыха
израсходованные ресурсы не просто возобновляются, а восстанавливаются с превышением исходного уровня. Организм, по
образному выражению известного физиолога спорта В.С. Фарфеля, как бы говорит спортсмену: «Ну, братец, ты заставил меня выполнить непривычную и трудную работу. Но чтобы мне было легче в следующий раз, я во время отдыха заблаговременно подготовлюсь к этому, повысив свои функциональные возможности».

Конечно, реализация сложного процесса адаптации не так однозначна, требуется соблюдение целого ряда условий и т.д. Например,
адаптационные. процессы в организме протекают эффективно лишь
тогда, когда занимающемуся предлагаются адекватные по объему и
интенсивности нагрузки. Малые и запредельные нагрузки не способствуют адаптации. Чем теснее величины нагрузок приближаются к
оптимальной индивидуальной их величине, тем быстрее протекает
адаптационный процесс. Эта «индивидуальная величина» зависит от
способности конкретного занимающегося к достижению или перенесению в данный момент предлагаемой работы (нагрузки).

Кроме того, надо знать, что эффект сверхвосстановления после
однократной нагрузки (одного тренировочного занятия) удерживается недолго, всего несколько дней. Если в последующие дни нет повторной нагрузки (тренировки), то сверхвосстановленные возможности довольно быстро снижаются до прежнего уровня. Следовательно тренироваться надо систематически, регулярно. Правильное определение периодичности сочетания тренировочной работы и отдыха — одна из ключевых проблем адаптации- обеспечения успешности совершенствования функциональных возможностей. В любых случаях работу и отдых следует всегда рассматривать в единстве. Таким образом, процесс адаптации организма к воздействию внешних факторов, по большому счету, является физиологической основой и сутью совершенствования функциональных и двигательных способностей как в процессе физического воспитания и самоподготовки, так и в процессе достижения наивысших спортивных результатов. Социальная адаптация и, в частности, адаптация студента к учебному процессу в высшем учебном заведении и к условиям, его сопровождающим, — это проблема в основном психологическая. Но, в конечном счете, она также замыкается на физиологии, на физиологических процессах, происходящих преимущественно в центральной нервной системе. К этой проблеме, к ее сложностям и отдельным проявлениям мы будем обращаться в последующих разделах данного курса.

Организм каждого человека обладает определенными резервными
возможностями в противостоянии воздействиям внешней среды.
Способность к выполнению различных видов физической работы может возрастать многократно, но до определенного предела. Регулярная мышечная деятельность (тренировка) путем совершенствования
физиологических механизмов мобилизует имеющиеся резервы,
отодвигая его предельные границы. Так, например, в результате систематических занятий физическими упражнениями мышечная масса
сердца может увеличиться в 2—3 раза, легочная вентиляция — в 20— 30 раз. Поэтому можно различать как общий, так и локальный эффект
регулярных физических упражнений, а также и опосредованное их
влияние на различные стороны жизнедеятельности человека.

Общий эффектрегулярных занятий физическими упражнениями
(тренированность) заключается в: 1

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

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

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

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

• существенном уменьшении периода восстановления после физической нагрузки любой интенсивности.

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

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

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

Изменения в составе крови. Регуляция состава крови зависит от целого ряда факторов, на которые может оказывать свое влияние человек: полноценное питание, пребывание на свежем воздухе, регулярные физические нагрузки и др. В данном контексте мы рассматриваем влияние физических нагрузок. При регулярных занятиях физическими упражнениями в крови увеличивается количество эритроцитов(при кратковременной интенсивной работе — ,за счет выхода эритроцитов из «кровяных депо»; при длительной интенсивной нагрузке — за счет усиления функций кроветворных органов). Повышается содержание гемоглобина в единице объема крови, соответственно увеличивается кислородная емкость крови, что усиливает ее кислородно-транспортную возможность. Вместе с тем в циркулирующей крови наблюдается увеличение содержания лейкоцитов и их активность. Специальными исследованиями было установлено, что регулярная физическая тренировка без перегрузок увеличивает фагоцитарную активность составляющих крови , т.е. повышает неспецифическую сопротивляемость организма к различным неблагоприятным, особенно инфекционным, факторам.

Тренированность человека способствует и лучшему перенесению повышающейся при мышечной работе концентрации молочной кислоты в артериальной крови. У нетренированных максимально допустимая концентрация молочной кислоты в крови составляет 100—150 мг %, а у тренированных она может возрастать до 250 мг %, что говорит об их больших потенциальных возможностях к выполнению максимальных физических нагрузок. Все эти изменения в крови физически тренированного человека рассматриваются как благоприятные не только для выполнения им напряженноймышечной работы, но и для поддержания общей активной жизнедеятельности. Прежде чем говорить о влиянии физических нагрузок на центральный орган сердечно-сосудистой системы, надо хотя бы представить ту огромную работу, которую он производит даже в покое. Под влиянием физической нагрузки расширяются границы его возможностей, и оно приспосабливается к переброске намного большего количества крови, чем это может сделать сердце нетренированного человека . Работая с повышенной нагрузкой при выполнении активных физических упражнений, сердце неизбежно само тренируется, так как в этом случае через коронарные сосуды улучшается питание самой сердечной мышцы, увеличивается ее масса, изменяются размеры и функциональные возможности.

Показателями работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический объем крови, минутный объем крови. Наиболее простым и информативным показателем работы сердечно-сосудистои системы является пульс. Пульс - волна колебаний распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца
(ЧСС) и составляет в среднем 60—80 удар/мин. Регулярные физические
нагрузки вызывают урежение пульса в покое за счет увеличения фазы отдыха (расслабления) сердечной мышцы. Предельная ЧСС у
тренированных людей при физической нагрузке находится на уровне
200—220 удар/мин. Нетренированное сердце такой частоты достигнуть
не может, что ограничивает его возможности в стрессовых ситуациях.

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

Систолический объем в покое, который во многом определяется
толщиной сокращения сердечной мышцы, у нетренированного человека
составляет 50—70 мл, у тренированного — 70—80 мл, причем при более редком пульсе. При интенсивной мышечной работе он колеблется соответственно от 100 до 200 мл и более (в зависимости от возраста '
и тренированности). Наибольший систолический объем наблюдается
при пульсе от 130 до 180 удар/мин, тогда как при пульсе выше
180 удар/мин он начинает существенно снижаться. Поэтому для повышения тренированности сердца и общей выносливости человека
наиболее оптимальными считаются физические нагрузки при частоте
сердечных сокращений 130— 180 удар/мин. Кровеносные сосуды, как уже отмечалось, обеспечивают постоянное движение крови в организме под воздействием не только работы сердца, но и разности давлений в артериях и венах. Эта разность возрастает с ростом активности движений. Физическая работа способствует расширению кровеносных сосудов, снижению постоянного тонуса их стенок, повышению их эластичности.

Продвижению крови в сосудах содействует и чередование напряжения и расслабления активно работающих скелетных мышц («мышечный насос»). При активной двигательной деятельности оказывается положительное воздействие и на стенки крупных артерий.Так, если в покое кровь совершает полный кругооборот за 21—22 с., то при физических нагрузках — за 8 с и менее. При этом объем циркулирующей крови способен возрастать до 40 л/мин, что намного увеличивает кровоснабжение, а следовательно, и поступление питательных веществ и кислорода во все клетки и ткани организма.

Работа системы дыхания (совместно с кровообращением) по газообмену, который усиливается при мышечной деятельности, оценивается частотой дыхания, легочной вентиляцией, жизненной емкостью
легких, потреблением кислорода, кислородным долгом и другими показателями. При этом следует помнить о том, что в организме имеются особые механизмы, которые автоматически управляют дыханием.
Даже в бессознательном состоянии процесс дыхания не прекращается. Главным регулятором дыхания является дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге. В состоянии покоя дыхание совершается ритмично, причем временное соотношение вдоха и выдоха приблизительно равно 1:2. При выполнении работы частота и ритм дыхания могут изменяться в зависимости
от ритма движения. Но практически дыхание человека может быть различным в зависимости от обстановки. В то же время он может сознательно в некоторой степени управлять своим дыханием: задержка, изменение частоты и глубины, т.е. изменять его отдельные параметры.

Частота дыхания (смена вдоха и выдоха и дыхательной паузы) в по-
кое составляет 16—20 циклов. При физической работе частота дыхания увеличивается в среднем в 2—4 раза. С учащением дыхания неизбежно уменьшается его глубина, изменяются и отдельные показатели
эффективности дыхания. Это особенно четко видно у подготовленных спортсменов. Не случайно в соревновательной практике в циклических видах спорта наблюдается частота дыхания 40—80 в мин, обеспечивающая
наибольшую величину потребления кислорода.

Силовые и статические упражнения широко распространены в спорте. Их продолжительность незначительна: от десятых долей секунды
до 1-3 с - удар в боксе, финальное усилие в метаниях, удержание поз
в спортивной гимнастике и др.; от 3 до 8 с - штанга, стойка на кистях и т.д.; от 10 до 20 с - в стрельбе, удержание соперника на «мосту» в
борьбе и др. Эти упражнения и движения со спортивной точки зрения
целесообразнее выполнять при задержке дыхания или на выдохе, наибольшее усилие развивается во время задержки дыхания (хотя это неблагоприятно для здоровья).

Дыхательный объем — количество воздуха, проходящее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, дыхательная пауза, выдох).
Величина дыхательного объема находится в прямой зависимости от
степени тренированности к физическим нагрузкам. В состоянии покоя у нетренированных людей дыхательный объем составляет 350-500мл, у тренированных- 800 мл и более. При интенсивной физической работе он может увеличиваться примерно до 2500 мл. Легочная вентиляция- объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин. Величина легочной вентиляции определяется путем умножения величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое составляет 5-9 л. Ее максимальная величина у нетренированных людей составляет 110—150 л, а у спортсменов доходит до 250 л. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. У разных людей ЖЕЛ неодинакова. Ее величина зависит от возраста, массы и длины тела, пола, состояния физической тренированности человека и от других факторов. ЖЕЛ определяют при помощи спирометра. Средняя ее величина составляет у женщин 3000—3500 мл, у мужчин - 3800-4200 мл. У людей, занимающихся физической культурой, она значительно увеличивается и достигает у женщин 5000 мл, у мужчин -7000 мл и более.

Потребление кислорода — количество кислорода, фактически использованного организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за 1 мин. Максимальное потребление кислорода (МПК) -наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предельно тяжелой для него работе. МПК служит важным критерием функционального состояния тренированности организма.

У тех, кто не занимается спортом, предел МПК находится на уровне 2,0- 3,5л/мин. У спортсменов высокого класса, особенно занимающихся циклическими видами спорта, МПК может достигать: у женщин - 4 л/мин и более; у мужчин - 6 л/мин и более. С ориентацией на МПК дается и оценка интенсивности физической нагрузки. Так, интенсивность ниже 50% МПК расценивается как легкая, 50-75% МПК - умеренная, свыше 75% МПК - как тяжелая.

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

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

Гипоксия может наступать как внешним, так и внутренним причинам. К внешним причинам относятся и загрязнение воздуха, и подъем на высоту (в горы, полет на самолете), и др. В этих случаях падает парциальное давление кислорода в атмосферном и альвеолярном воздухе, снижается количество кислорода, поступающего в кровь для доставки его к тканям. Если на уровне моря парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе равно 159 мм рт.ст. то на высоте 3000 м оно снижается до 110 мм, а на высоте 5000 м - до 75-80 мм рт. ст.

Внутренние причины гипоксии зависят от состояния дыхательного аппарата и сердечно-сосудистой системы организма человека. Гипоксия, обусловленная внутренними причинами, возникает и при хроническом недостатке движений (гипокинезия), и при умственном переутомлении, а также при различных болезнях. Различаются следующие виды гипоксии:

• двигательная - при интенсивной мышечной нагрузке (которую

каждый ощущал на заключительном отрезке при беге на длинную дистанцию);

• гипоксическая — при снижении парциального давления в артериальной крови из-за внешних причин;

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

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

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

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

Подобные различия достигаются и за счет совершенствования
нервно-координационного обеспечения работы мышц — способности к одновременному участию в отдельном движении максимального
количества мышечных волокон и полному и одновременному их расслаблению. При регулярных физических нагрузках увеличивается
способность организма откладывать в мышцах (и печени) запас углеводов в виде гликогена и тем самым улучшать так называемое тканевое дыхание мышц. Если в среднем величина этого запаса составляет
у нетренированного человека 350 г, то у спортсмена она может достигать 500 г. Это повышает их потенциальные возможности к проявлению не только физической, но и умственной работоспособности.