Локальный эффект повышения тренированности. Физиологическая характеристика двигательной активности и формирование движений
При рассмотрении тренировочной нагрузки как системы формирующих воздействий было отмечено, что в основе адаптационных изменений лежит присущая организму способность приспособительного (избирательного) реагирования, направленного на сохранение гомеостазиса.
Восстановление во внутренней среде организма динамического равновесия и расширение его границ находят наиболее яркое выражение в динамике восстановительных процессов его гетерохронный характер, когда ряд ингредиентов физико-химического статуса восстанавливается за различное время. В зависимости от того, как протекают восстановительные процессы и какие они оставляют следы, мы различаем несколько состояний спортсмена (В. М. Зациорский, И. Т. Тер-Ованесян).
- 1. Оперативное состояние, которое изменяется под влиянием однократного приложения физических упражнений и является переходным (например, утомление, вызванное однократным бегом на данное расстояние, повышение работоспособности после согревания и т.д.). Оперативное состояние спортсмена вследствие большой динамики в ходе отдельной тренировки необходимо знать и контролировать с точки зрения планирования рабочих и восстановительных интервалов (их числа, продолжительности и т.д.).
- 2. Текущее состояние, которое изменяется под влиянием одной или нескольких тренировок. Оно отражает последствия, возникающие в результате участия в соревнованиях, выполнения работы в отдельном занятии и др. Эти "следы" могут иметь положительное или отрицательное воздействие на спортсмена. Контроль над текущим состоянием служит основой планирования в микроциклах (величины и характера тренировочных нагрузок в близких тренировочных занятиях, например недельном цикле и т.д.).
- 3. Перманентное состояние, которое сохраняется продолжительное время – недели и месяцы и характеризуется устойчивыми показателями общей и специальной работоспособности. Это различные фазы в развитии спортивной формы (переутомление или недостаточная тренированность и др.), которые являются результатом более продолжительных адаптационных изменений в структуре и функциях организма.
Необходимость дифференцированного подхода к состоянию спортсмена определяется фазовой структурой процесса приспособления и соответствующих специфических средств его диагностирования.
Более важным с точки зрения целей тренировки является перманентное состояние, которое дает нам обобщающую характеристику уровня общей и специальной работоспособности, т.е. показывает реальные возможности организма для достижения максимальных спортивных результатов. Именно эту устойчивую адаптацию организма, которая дает нам комплексную, перманентную характеристику состояния спортсмена и его возможностей для достижения высоких спортивных результатов (в соответствующем виде двигательной деятельности), мы называем "тренированностью".
Научно обоснованные представления о тренированности как особенной качественной характеристике человека мы наиболее часто встречаем в процессе диагностики физической готовности спортсмена, при подчеркнутом приоритете медико-физиологических методик. Несмотря на значительные успехи, достигнутые медиками и физиологами, диагностика тренированности как целостная проблема еще очень далека от своего полного решения. Основной причиной этого является очень сложная структура тренированности, которая включает в себя как биологические, так и психологические и социально-педагогические элементы. Следовательно, наряду с медико-биологической информацией необходимы данные педагогических и психологических исследований.
Наиболее обобщенным критерием тренированности является спортивный результат, показанный в официальных или контрольных соревнованиях. В нем "сфокусированы" все стороны спортивной подготовки. Анализируя динамику (прежде всего, стабильность) спортивных результатов, можно судить об изменениях в уровне тренированности. Но спортивный результат именно вследствие своей обобщенности не позволяет избирательно контролировать отдельные стороны подготовки спортсмена (физическую, техническую и др.). Имея в виду, что во многих видах спорта результат не выражается в достаточно точных количественных величинах и что многие факторы, которые играют стимулирующую или задерживающую роль, остаются необъяснимыми, становится ясно, что спортивное достижение не несет в себе всю информацию, необходимую для оценки тренированности. Это ставит вопрос о ряде ее дополнительных, частных критериев. При их подборе, как известно, принимаются во внимание: функциональное состояние важнейших органов и систем организма спортсмена: степень их разработанности и характер восстановительных процессов после работы; уровень основных двигательных качеств; степень совершенствования техники в данном виде спорта; способность рационально использовать силы в условиях спортивной борьбы; умения и навыки в области спортивной тактики; способность к максимальному проявлению психических качеств и др. (Л. П. Матвеев).
Биологическая характеристика тренированности обусловлена целым комплексом морфологических, биохимических и физиологических изменений в организме спортсмена. Они являются объектом соответствующих специализированных разделов биологических наук (анатомии, биохимии, физиологии и др.).
Тренированность с биологической точки зрения характеризуется в самом общем виде увеличением энергетических потенциалов организма и возможностей их рационального использования и восстановления.
Известно, что энергетические критерии тренированности всегда связываются с тремя видами возможностей: аэробными, анаэробными лактатными (гликолитическими) и анаэробными алактатными. В результате ряда исследований (Н. И. Яковлев, Н. В. Зимкин, Н. И. Волков, В. М. Зациорский, Г. С. Туманян, П. Астранд, Цв. Желязков, К. Крыстев, И. Илиев, Р. Косев, Д. Добрев, Я. Афор и др.) разработаны показатели для оценки этих возможностей.
- 1. Показатель мощности
– это максимальное количество энергии, которое за единицу времени может обеспечить каждый из указанных источников. Показатель мощности определяется посредством соответствующих частных критериев:
- аэробная мощность – МПК и критическая мощность работы (например, критическая скорость бега и др.), при которой достигается максимальное использование кислорода;
- гликолитическая мощность – лактатная кислородная недостаточность, отнесенная к рабочему времени, а также максимальное увеличение количества молочной кислоты и накопление излишка СОг в крови, изменения в буферных свойствах крови (pH и др.);
- алактатная мощность – алактатная кислородная недостаточность, распад КрФ в работающих мышцах и др.
- 2. Показатель емкости – это общее количество работы, которое может реализоваться за счет того или иного источника энергии.
Частными критериями емкости являются:
- емкость аэробных процессов – общее количество поглощенного кислорода, свыше уровня покоя, в течение всего времени работы, а также произведение критической мощности и общего рабочего времени;
- гликолитическая емкость – величина лактатного кислородного долга; количество лактатов во время работы, выделение СОг и величина буферных резервов крови;
- алактатная емкость – величина кислородного долга и общие запасы КрФ в мышцах.
- 3. Показатель эффективности – это отношение между прямо измеримыми потерями и величиной выполненной работы (или отношение МПК к критической мощности работы). При оценке биологической стороны тренированности часто исследуют аэробные возможности. Однако в это же время получается информация и о деятельности сердечнососудистой системы, чья продуктивность является основным фактором кислородного обеспечения организма. Отсюда и важность проблемы критериев тренированности, выразившаяся в деятельности сердечно-сосудистой системы.
Для этой цели наиболее часто используются ЧП и минутный обмен крови. Для того чтобы по ЧП можно было судить об уровне тренированности спортсмена, необходимо, прежде всего, установить ее зависимость от выполненной физической работы. Как отмечает В. С. Фарфель, эта зависимость физиологически не является простой.
Количество работы, выполненной за единицу времени (мощность работы), связано, прежде всего, с количеством затраченной энергии. Мощность работы зависит от эффективности работы, от ее коэффициента полезного действия. Со своей стороны, расход энергии может быть выражен в количестве поглощенного кислорода. Однако эти величины обусловливаются природой окисляемых энергетических веществ и соотношением между аэробными и анаэробными процессами. Потребление кислорода определяется минутным объемом крови, однако количество кислорода в крови зависит не только от этого, но и от степени окисления крови. А утилизация кислорода зависит от адекватного распределения крови в работающих и отдыхающих мышцах, органах и т.д.
Следовательно, между количеством выполненной работы за единицу времени и ЧП за этот же период лежит ряд сложных физиологических процессов, которые на первый взгляд исключают возможность линейной связи между этими двумя показателями. Однако физиология спорта в последние годы установила ряд условий, при которых ЧП может служить как информативный тест о тренированности спортсмена. Исследования В. Карпмана, К. Крыстева и др. показывают, что таким действительным показателем является выполненная работа при ЧП 170 уд/мин, так называемый PWC-170. Эта величина высоко коррелирует с МПК (коэффициент корреляции 0,8-0,9).
Из приведенных примеров видно, что для биологической характеристики тренированности могут использоваться как интегральные, так и частные показатели. Приоритет тех или иных показателей определяется многими факторами: целью исследования (оперативной, текущей и этапной), объектом исследования (возраст, пол, квалификация спортсмена), условиями исследования (на поле, в лаборатории и др.), техническими возможностями (аппаратурой) и т.д.
Спортивно-педагогическая характеристика тренированности обусловливается рядом факторов физической, технической и тактической подготовки. В основе этих факторов лежат соответствующие вегетативные и двигательные механизмы, которые должны быть выявлены, но не являются непосредственным объектом исследования спортивных педагогов. Они интересуются такими интегральными или частными критериями тренированности, которые целостно охватывают специфику двигательной деятельности и тесно связаны, с одной стороны, с приложением тренировочных средств и методов, с другой – со спортивным достижением. Иными словами, основной задачей диагностики здесь является целостная оценка двигательных возможностей и их проявление в конкретной спортивной соревновательной деятельности. Если исключить спортивный результат, который является наиболее обобщающим критерием уровня тренированности, в практике используется и ряд частных критериев, преимущественно специализированных спортивно-педагогических тестов. Прежде всего, необходимо отметить, что в настоящий момент педагогические аспекты контроля и оценки тренированности разработаны недостаточно. Основной причиной этого является обобщенный характер информации, которая нас интересует, и связанные с этим объективные трудности для точной количественной оценки ряда основных параметров двигательной деятельности, в которых выражается тренированность. К этому необходимо добавить и недостаточную подготовку спортивно-педагогических кадров в области точных наук. Это наиболее ярко проявляется при оценке технической и особенно тактической подготовки, где связь между качеством, навыками и умением является исключительно сложной, что неизбежно ведет к приложению многомерного статистического анализа и других количественных методов.
Психологические критерии тренированности отражают различные психические состояния и процессы и являются предметом спортивной психологии. Наиболее часто психодиагностика тренированности связана с оценкой психической устойчивости по отношению к неблагоприятному влиянию ряда факторов, способности саморегулирования психических состояний, формированию оптимальной готовности к соревнованиям и т.д.
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уральский государственный технический университет – УПИ
имени первого Президента России »
«Физическая культура»
Учебное электронное текстовое издание
Подготовлено кафедрой «циклических видов спорта»
Учебное пособие предназначено для студентов технических факультетов дневной формы обучения УГТУ – УПИ для изучения ознакомления с общими понятиями теории и методики физической культуры, эстетики физической культуры и спорта, биологических и социальных основ этой дисциплины.
© ГОУ ВПО УГТУ – УПИ, 2009
Екатеринбург
Учебное электронное текстовое издание
Основной курс лекций по предмету
«Физическая культура»
Редактор: Клименко
Разрешён к публикации
Электронный формат Объём
Издательство ГОУ-ВПО УГТУ-УПИ
Екатеринбург, ул. Мира, 19
Информационный портал
ГОУ-ВПО УГТУ-УПИ
http // www . ustu . ru
Глава 1
Физическая культура и спорт в общественной и профессиональной подготовке студентов
Понятие «культура» можно определить как степень раскрытия потенциальных возможностей личности в различных областях деятельности человека. Физическая культура представлена в обществе совокупностью духовных и материальных ценностей.
История физической культуры и спорта насчитывает тысячелетия. Физическая культура – часть общей культуры общества, направленная на укрепление и повышение уровня здоровья.
В эволюционном плане все составляющие организма человека развивались и совершенствовались на основе движения. Становление физической культуры и её развитие во многом обусловлено материальными условиями жизни общества.
Многие изменения во внутренней структуре каждого вида спорта зачастую зависели и зависят от прогресса техники, от результатов научных открытий.
Физическая культура и спорт в современном обществе являются сложными многофункциональными явлениями. Основным показателем физического состояния человека является его здоровье, которое обеспечивает полноценное выполнение человеком всех жизненных функций и форм деятельности в тех или иных конкретных условиях. Оздоровительная направленность физической культуры и массового спорта является закономерностью их функционирования. Здоровый генофонд страны может обеспечить хорошее физическое состояние будущих родителей.
Физическое воспитание предполагает оптимальное развитие всех двигательных качеств. Главным качеством спортсмена в его физической подготовленности является разносторонняя подготовка.
В совместном воспитании и развитии физических и духовных начал личности человека и заключается основная цель гармонического формирования человека. Физическое совершенство – исторически обусловленный уровень здоровья и всестороннего развития физических способностей людей. Признаки и показатели физического совершенства определяются реальными запросами и условиями жизни общества на каждом историческом этапе и поэтому меняются по мере развитии общества.
Особую роль физическая культура и спорт играют в подготовке к активной трудовой деятельности именно молодого поколения. Известно, что хорошо физически подготовленный человек, сильный, выносливый, ловкий и быстрый, владеющий многообразными умениями и навыками, быстрее и успешнее приспособится к новым условиям труда.
Физическая культура и спорт – средства укрепления мира, дружбы и сотрудничества между народами. Национальные виды спорта используются как средства физического воспитания. Международные спортивные встречи воспитывают уважение к представителям других стран, к их обычаям, позволяют создавать атмосферу взаимопонимания между людьми, поощряют международное сотрудничество.
В физкультурно - оздоровительной сфере сближены и сбалансированы личные и общественные интересы. Современный спорт имеет важное значение в развитии общечеловеческих контактов. Физическая культура личности характеризуется уровнем её образования в сфере физической культуры. Формирование характера и поведения человека, особенности его личности во многом определяются теми социальными условиями, окружением, в котором он жил и живет.
Одной из основных и трудных задач учебной дисциплины "Физическая культура» в высшем учебном заведении является формирование у всех студентов осмысленно положительной жизненной установки на физическую культуру и спорт. Показателем сформированности физической культуры личности можно отнести проявление самоорганизации и самообразования. Отношение каждого студента к физической культуре складывается из наличия или отсутствия знаний в области физической культуры и спорта. Основные критерии формирования физической культуры личности изложены в государственном стандарте .
В качестве средств физической культуры используются естественные силы природы, а физические упражнения являются основным специфическим средством. Физические упражнения являются наиболее эффективным способом снятия умственного утомления. В физкультурной практике физические упражнения применяются в виде многообразных упражнений, гимнастики, различных видов спорта, игр и туризма.
Факторы личной и общественной гигиены – неразрывная часть физической культуры. Базовая физическая культура является составляющей физической культуры. . Базовая физическая культура служит фундаментом для специализированных видов подготовки (профессионально-прикладной, спортивной и т. п.).
Спорт – составная часть физической культуры, средство и метод физического воспитания, основанный на использовании соревновательной деятельности и подготовке к ней, в процессе которой сравниваются и оцениваются потенциальные возможности человека.
Составляющей физической культуры, также являются и «фоновые виды» физической культуры, такие как гигиеническая и рекреативная физическая культура. Рекреативная – обычно представлена в режиме расширенного активного отдыха (спортивные развлечения с нестрого нормированными и нефорсированными физическими нагрузками, а также охота, активные виды рыбалки, активно-двигательные виды туризма).
Туризм – существенная составляющая физической культуры. Активные виды туризма (пеший, вело-, водный и др.) являются действенными физическими упражнениями, очень часто имеющими не только оздоровительный, спортивный, но и профессионально-прикладной характер. Профессионально-прикладная физическая подготовка связана с процессом профилированного (направленного) использования средств физической культуры и спорта для подготовки к будущей профессии.
«Фоновые» виды физической культуры (или, как их иначе называют, «малые формы») оказывают менее глубокое воздействие на физический статус и развитие организма, но они играют важную роль в оперативной регуляции текущего функционального состояния организма, создают определенные предпосылки к поддержанию повседневной активности человека в современных условиях жизни.
Физическое воспитание – педагогический процесс, направленный на формирование физической культуры личности в результате педагогического воздействия и самовоспитания. Составляющая физического воспитания это психофизическая подготовка. Реализация каждого компонента физической культуры тесно связана с процессом физического воспитания. Практическая реализация физического воспитания всегда имеет целевую установку на больший или меньший период жизни человека, что предполагает разработку программно-нормативных основ физического воспитания на каждый период.
Основным законодательным инструментом дисциплины «физическая культура» является приказ Министерства образования РФ. Программа по физической культуре включает в себя следующие основные разделы: организационно-методический, теоретический, практический, контрольный разделы.
Обязательными видами физических упражнений для включения в рабочую программу по физической культуре являются; отдельные дисциплины легкой атлетики (бег 100 м – муж., жен., бег 2000 м – жен., бег 3000 м – муж..), плавание, спортивные игры, лыжные гонки , профессионально-прикладная физическая подготовка (ППФП).
Одним из условий и критериев, обеспечивающих успешность процесса физического воспитания, является регулярность посещения обязательных практических занятий по учебной дисциплине «Физическая культура».
Учебные занятия (I–IV курсы) проводятся в форме: самостоятельных, теоретических, практических и контрольных работ .
Для практических занятий по учебной дисциплине «Физическая культура» на основании медицинского заключения студентов распределяют по трем учебным отделениям: основному, специальному, спортивному.
Студенты, не прошедшие медицинского обследования, к практическим учебным занятиям не допускаются. Кто по состоянию здоровья освобожден от практических занятий по физической культуре на длительный срок, также зачисляют в специальное учебное отделение для освоения доступных разделов программы. В это же отделение зачисляются студенты, назначенные на специальные практические занятия в группах лечебной физической культуры (ЛФК).
Установлены суммарные средние оценки тестов практического раздела: средняя оценка 2,0 очка – «удовлетворительно», 3,0 – «хорошо», 3,5 – «отлично». Все студенты специального отделения в конце каждого семестра представляют рефераты. В конце курса учебной дисциплины «Физическая культура» во всех учебных отделениях проводится экзамен. Итоговая аттестация студентов проводится в форме тестирования по теоретическому и методическому разделам программы.
Глава 2
Эстетика физической культуры и спорта
Первородная основа спорта имеет ярко выраженную гуманитарную направленность. О роли спорта в жизни современного человека о проблемах физического и духовного становления человека сказал Пьер де Кубертен в произведении «Ода спорту».
Наиболее ярко эстетика физической культуры и спорта проявляется во взглядах на красоту тела человека, на красоту его движений, на красоту спортивного соперничества, при котором демонстрируются не только физические, но и духовные качества спортсмена. Отрасль знаний, изучающая методы количественных показателей физического развития называется антропометрией.
Признаком совершенства физического облика еще в древнеарабских странах считалось условие, при котором длина большого пальца укладывалась вдоль того или иного звена тела строго определенное количество раз. Древние греки, у которых культ человеческого тела был достаточно высок, в своих представлениях о красоте фигуры также опирались на антропометрическую соразмерность тела человека. Антропометрическая соразмерность четко отразилась в классических пропорциях работ древнегреческих скульпторов. За основу их разработок по определению пропорции тела брались единицы меры, равные той или иной части тела человека. Такой единицей меры, называемой модулем, считается высота головы. Антропометрическая соразмерность тела человека древних определялась «квадратом древних». При всем разнообразии индивидуального эстетического восприятия телесной красоты основой красоты тела является его совершенная пропорциональность. Она же создает объективные предпосылки для здорового, нормального функционирования всех физиологических систем организма.
Эстетика физической культуры и спорта является эстетикой деятельности. О наличии и запасе физических сил и возможности человека экономно их расходовать свидетельствует лёгкость выполнения движений.
В начале ХХ в. выдающийся французский архитектор Ле Корбузье сформулировал принцип «функциональное прекрасно», т. е. прекрасно всё, что отвечает своему предназначению. Соревнование - спортивное зрелище. Мы можем часто наблюдать при просмотре футбольных матчей профессионалов, как игрок сознательно останавливает игру, выбивая мяч в аут, если видит, что соперник получил травму и лежит на поле.
Глава 3.
Биологические и социально-биологические основы физической культуры
В настоящее время анатомо-морфологическое строение организма человека общепринято изучать и излагать в следующей последовательности: клетки, ткани, органы, системы. Клетка способна автоматически настраиваться на оптимальный режим работы в непрерывно меняющихся условиях функционирования. В организме человека насчитывается более 100 трлн. регулярно обновляющихся клеток. Основное жизненное свойство клетки – это обмен веществ или метаболизм.
Основу мышцы составляют белки, главными свойствами мышцы являются: возбудимость и сократимость. Работа мышц, движение отдельных частей тела происходит в результате способности клеток мышечной ткани переходить в состояние возбуждения и сокращения. Физические упражнения способствуют увеличению количества гемоглобина в эритроцитах и количества эритроцитов в крови. Количество крови составляет 7–8% массы тела человека. У человека насчитывается более 600 мышц.
Ритмика сердечных циклов состоит из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца. Частота сердечных сокращений у здорового взрослого человека составляетударов в минуту.
Общая поверхность всех лёгочных пузырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м2. В коре головного мозга насчитывается свыше 14 млрд. клеток и 100 тыс. млрд. межклеточных связей. Мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы.
Оптимальная физическая нагрузка увеличивает потребность организма в питательных веществах, стимулирует выделение пищеварительных соков, активизирует перистальтику кишечника и тем самым повышает эффективность процессов пищеварения.
Прием пищи следует производить в оптимальных количествах за 2–3 часа до физических нагрузок.
Постоянную температуру тела человека поддерживает специальная система терморегуляции, состоящая из физических механизмов теплоотдачи: теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Однако некоторый подъем температуры тела, в частности на 1–1,5°С, наблюдаемый при мышечной работе, способствует более эффективному протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов, повышению работоспособности организма и эластичности мышц. Повышение температуры тела до 38–38,5°С у нетренированного человека может привести к тепловому удару. Тренированные люди подобную температуру переносят хорошо, и их работоспособность сохраняется на высоком уровне.
Глава 4
Физиологическая характеристика двигательной активности и формирование движений
Физиология – биологическая наука, изучающая функции человеческого организма в различных их проявлениях. Возраст 18–25 лет – это заключительный этап естественного физиологического развития организма человека. Под влиянием этих нагрузок в организме происходит целый ряд перестроечных приспособительных процессов, повышающих функциональные возможности организма, его способности противостоять внешним воздействиям. В результате происходит существенный рост уровня основных двигательных качеств: быстроты, силы, выносливости, гибкости, ловкости.
Адаптация – это приспособление органов чувств и организма к новым, изменившимся условиям существования. Адаптации способствуют адекватные по объёму и интенсивности нагрузки. После периода необходимого для отдыха израсходованные ресурсы восстанавливаются. Эффект сверхвосстановления после однократной нагрузки (одного тренировочного занятия) удерживается недолго, всего несколько дней.
Гипокинезия – это недостаток двигательной активности
В результате систематических занятий физическими упражнениями мышечная масса сердца может увеличится в 2–3 раза. В результате систематических занятий физическими упражнениями лёгочная вентиляция может увеличится в 20–30 раз.
Социальная адаптация и, в частности, адаптация студента к учебному процессу в высшем учебном заведении и к условиям, его сопровождающим, – это проблема в основном психологическая, но в конечном счёте, она так же замыкается на физиологии, на физиологических процессах, происходящих преимущественно в центральной нервной системе.
Длительное использование предельных нагрузок приводит к угнетению иммунитета. Локальный эффект повышения тренированности, который является неотъемлемой частью общего, связан с ростом функциональных возможностей отдельных физиологических систем. При регулярных занятиях физическими упражнениями в крови увеличивается количество эритроцитов (при кратковременной интенсивной работе – за счет выхода эритроцитов из «кровяных депо»; при длительной интенсивной нагрузке – за счет усиления функций кроветворных органов). Повышается содержание гемоглобина в единице объема крови, соответственно увеличивается кислородная емкость крови, что усиливает ее кислородно-транспортную возможность. Вместе с тем в циркулирующей крови наблюдается увеличение содержания лейкоцитов и их активность. Специальными исследованиями было установлено, что регулярная физическая тренировка без перегрузок увеличивает фагоцитарную активность составляющих крови, т. е. повышает неспецифическую сопротивляемость организма к различным неблагоприятным, особенно инфекционным факторам.
Показателями работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический объем крови, минутный объем крови. Пульс – волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. При мышечной работе в артериальной крови повышается содержание молочной кислоты. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца (ЧСС) и составляет в среднем 60–80 удар/мин. Предельная ЧСС у тренированных людей при физической нагрузке находится на уровне 200–220 удар/мин. В норме у здорового человека в возрасте 18–40 лет в покое кровяное давление равно 120/80 мм рт. ст. После прекращения нагрузки у тренированных людей оно быстро восстанавливается.
Если в покое кровь совершает полный кругооборот за 21–22 с, то при физических нагрузках – за 8 с и менее. Наиболее оптимальными считаются физические нагрузки при частоте сердечных сокращений 130–180 удар/мин. Длительная и интенсивная умственная работа, так же, как и состояние нервно-эмоционального напряжения, может существенно повысить частоту сердечных сокращений до 100 удар/мин и более. Таким образом, длительная напряженная умственная работа, нервно-эмоциональные состояния, не сбалансированные с активными движениями, с физическими нагрузками, могут привести к ухудшению кровоснабжения сердца и мозга, других жизненно важных органов, к стойкому повышению кровяного давления, к формированию «модного» ныне среди студентов заболеванию – вегето-сосудистой дистонии.
Главным регулятором дыхания является дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге. В состоянии покоя дыхание совершается ритмично, причем временное соотношение вдоха и выдоха приблизительно равно 1:2. Частота дыхания (смена вдоха и выдоха и дыхательной паузы) в покое составляет 16–20 циклов. При физической работе частота дыхания увеличивается в среднем в 2–4 раза.
Дыхательный объем (ДО) – количество воздуха, проходящее через легкие при одном дыхательном цикле (вдох, дыхательная пауза, выдох).
Легочная вентиляция (ЛВ) – объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха.
Потребление кислорода (ПК) – количество кислорода, фактически использованного организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за 1 мин.
Максимальное потребление кислорода (МПК) – наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предельно тяжелой для него работе. МПК служит важным критерием функционального состояния систем дыхания и кровообращения.
Кислородный долг (КД) - количество кислорода, необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе.
Гипоксия – это кислородный голод. К видам гипоксии относится анемическая гипоксия.
При регулярных физических нагрузках увеличивается способность организма откладывать в мышцах (и печени) запас углеводов в виде гликогена и тем самым улучшать так называемое тканевое дыхание мышц. Половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трёх месяцев.
Белки являются основным строительным материалом , из которого построены клетки всех тканей организма. Белки состоят из разнообразных белковых элементов – аминокислот. Основным источником полноценных белков служат животные белки.
Углеводы, к которым относятся глюкоза, животный крахмал – гликоген, используются организмом преимущественно как основной источник энергии.
Уменьшение концентрации глюкозы в крови до 0,07% (гипогликемия) снижает мышечную и умственную работоспособность.
Жиры обладают высокой энергетической ценностью – 1 г жиров при расщеплении выделяет 9,3 ккал.
Человеческий организм на 60–65% состоит из воды.
Минеральные соли способствуют поддержанию осмотического давления в клетках и биологических жидкостях, участвуют в обеспечении постоянства внутренней среды организма, в протекании химических процессов обмена веществ и энергии.
Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных количествах, они регулируют реакции обмена веществ, свертываемость крови, рост и развитие организма, сопротивляемость инфекционным заболеваниям.
Важнейшей физиологической константой организма человека является то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называется основным обменом. Потребность организма в энергии оценивается в килокалориях. Минимальная величина суточных энергозатрат в норме составляет 2950–3850 ккал. Соотношение количества энергии, поступившей в организм с пищей и израсходованной, называется энергетическим балансом, и находится он в тесной зависимости от характера жизнедеятельности.
Существует большая группа видов спорта и отдельных упражнений, особенностью которых является нестандартность исполнения – ациклические упражнения.
Для ликвидации молочной кислоты и восстановления АТФ требуется кислород. Анаэробную производительность организма характеризует кислородный долг. Чем выше концентрация лактата, тем сильнее ощущается утомление. Аэробный – это окислительный процесс.
Таблица 1
Зоны относительной мощности в спортивных упражнениях
(по B. C. Фарфелю,)
Степень мощности | Продолжительность работы | Виды физических упражнений при рекордном выполнении |
Максимальная | От 20 до 25 с | Бег 100 и 200 м. Плавание 50 м. Велогонка 200 м с хода |
Субмаксимальная (ниже максимальной) | От 25с до 3-5 мин | Бег 400, 800, 1000, 1500 м. Плавание 100, 200,400 м. Бег на коньках 500, 400, 1500, 3000 м. Велогонки 300, 1000, 2000, 3000 и 4000 м |
От 3-5 мин до 30 мин | Бег 2, 3, 5, 10 км. Плавание 800, 1500 м. Бег на коньках 5, 10 км. Велогонки 5000,м |
|
Умеренная | Свыше 30 мин | Бег 15 км и больше. Спортивная ходьба 10 км и больше. Бег на лыжах 10 км и больше. Велогонки 100 км и больше |
Эти четыре зоны относительной мощности предполагают деление множества различных дистанций на четыре группы: короткие, средние, длинные и сверхдлинные. Мощность работы прямо зависит от ее интенсивности, а высвобождение и расход энергии при преодолении дистанций, входящих в различные зоны мощности, имеют существенно отличающиеся физиологические характеристики (табл.2).
Таблица 2
Физиологическая характеристика работы в зонах различной мощности
(по B. C. Фарфелю)
Показатель | Зоны относительной мощности работы |
|||
максимальная | субмаксимальная | умеренная |
||
Предельная длительность |
до 3 - 5 мин | От 3 - 5 мин до 30 мин | Свыше 30 мин |
|
Величина потребления кислорода | Незначительная | Возрастает к максимальной | Максимальная | Пропорциональна мощности |
Величина кислородного долга | Почти субмаксимальная | Субмаксимальная | Максимальная | Пропорциональна мощности |
Вентиляция легких и кровообращение | Незначительная | Субмаксимальная | Максимальная | Пропорциональна мощности |
Биохимические сдвиги | Субмаксимальные | Максимальные | Максимальные | Незначительные |
Зона максимальной мощности. В ее пределах выполняется работа , требующая предельно быстрых движений. Ни при какой другой работе не освобождается столько энергии в единицу времени, сколько при работе с максимальной мощностью. Работа мышц совершается почти полностью за счет бескислородного (анаэробного) распада веществ. Практически весь кислородный запрос (долг) организма удовлетворяется уже после работы. Дыхание ограничено – спортсмен либо не дышит, либо делает несколько коротких вдохов. Из-за кратковременности работы кровообращение не успевает усилиться, частота же сердечных сокращений значительно возрастает к концу работы. Однако минутный объем крови увеличивается ненамного, потому что не успевает вырасти систолический объем крови в сердце. Зона субмаксимальной мощности. В мышцах протекают не только анаэробные процессы, но и процессы аэробного окисления, доля которого увеличивается к концу работы из-за постепенного усиления кровообращения. Интенсивность дыхания также возрастает до самого конца работы. Все время прогрессирует кислородная задолженность. Кислородный долг к концу работы становится даже больше, чем при максимальной мощности. В крови происходят большие химические сдвиги.
Зона большой мощности. Возможности аэробного окисления более высоки, однако они все же несколько отстают от анаэробных процессов, поэтому накопление кислородного долга все же происходит. К концу работы он бывает значителен. Большие сдвиги наблюдаются в химическом составе крови и мочи.
Зона умеренной мощности. Это уже сверхдлинные дистанции. Работа умеренной мощности характеризуется устойчивым состоянием, с чем связаны усиление дыхания и кровообращения пропорционально интенсивности работы и отсутствие накопления продуктов анаэробного распада. При многочасовой работе наблюдается значительный общий расход энергии, что уменьшает углеводные ресурсы организма.
Таким образом, при тренировке на коротких, средних, длинных и сверхдлинных дистанциях и подобных упражнениях должны подбираться такие отрезки (упражнения) и такая интенсивность их преодоления, которые тренировали бы соответствующие этим дистанциям физиологические механизмы энергетического обмена, физиологически и психологически готовили бы тренирующегося к преодолению тех трудностей и неприятных ощущений, с которыми связано возможно более быстрое (качественное) выполнение конкретных упражнений.
Известно, что отношение энергии, полезно затраченной на работу, ко всей израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия (КПД). Считается, что наибольший КПД человека при привычной для него работе не превышает 0,30–0,35.
При выполнении равной с нетренированными стандартной мышечной работы тренированные спортсмены затрачивают меньше энергии, выполняют работу с высокой экономичностью. Величина сдвигов в физиологических функциях у них незначительна.
Эффект повышения экономизации при выполнении стандартной работы умеренной мощности отчетливо проявляется у юных спортсменов.
После выполнения стандартной физической нагрузки у тренированных спортсменов происходит быстрое восстановление работоспособности. Рост тренированности сопровождается оптимизацией в соотношении двигательного и вегетативного компонентов двигательных навыков. Так, у спортсменов-бегунов высокого класса отношение частоты пульса к частоте беговых шагов приближается к единице. У спортсменов низших разрядов оно колеблется в пределах от 1,1 до 1,3.
В состоянии кислотно-щелочного равновесия после стандартных тестовых нагрузок (пятиминутный бег, стандартная велоэргометрическая проба) у тренированных спортсменов сдвиги рН крови незначительны (с 7,36 до 7,32 — 7,30). У нетренированных спортсменов падение щелочного резерва более выражено: рН изменяется до 7,25 — 7,2. Восстановление показателей кислотно-щелочного равновесия при этом затягивается во времени.
Наиболее характерной особенностью в изменении физиологических функций у тренированных спортсменов при выполнении предельно напряженной мышечной работы является максимальная мобилизация функциональных ресурсов организма.
«Физиология человека», Н.А. Фомин
О потенциальной способности спортсмена к выполнению физической нагрузки можно в известной степени судить по показателям физиологических функций в состоянии относительного мышечного покоя или при выполнении работы, позволяющей прогнозировать работоспособность при заданном их значении (например, по тесту PWC—170, характеризующему мощность работы при частоте пульса 170 уд/мин). Высокий уровень тренированности в состоянии относительного мышечного покоя характеризуется функциональными…
Энергетический обмен в состоянии относительного мышечного покоя у спортсменов находится, как правило, на уровне стандартных величин. Имеют, однако, место случаи как понижения, так и повышения его по сравнению со стандартными значениями. В показателях функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем отчетливо проявляется эффект экономизирующего влияния тренировки. Вследствие повышения парасимпатических влияний урежается частота пульса и дыхания, ударный и…
Случаи так называемой спортивной анемии падения — содержания гемоглобина до 13 — 14% — при одновременном увеличении объема плазмы крови — являются редким исключением. Это наблюдается после выполнения неадекватных нагрузок юными спортсменами. Увеличение количества белка в пищевом рационе, прием витамина B12, фолиевой кислоты, препаратов, содержащих железо, предупреждают появление спортивной анемии. Состояние центральной нервной системы характеризуется…
Физиологические механизмы предстартового состояния. До начала мышечной деятельности в организме спортсмена происходят заметные сдвиги в функциях отдельных органов и систем. Они зависят от того, насколько трудна предстоящая мышечная работа, а также от масштаба и ответственности предстоящих соревнований. Комплекс изменений физиологических и психических функций, возникающий до начала выступления спортсмена в соревнованиях, называется предстартовым состоянием. Различают раннее…
Состояние тренированности. Правильная организация тренировочного процесса обусловливаетсостояниеадаптированности спортсмена к специализированным нагрузкам, т.е состояние тренированности. Его характеризуют: 1. Повышение функциональных возможностей организма 2. Увеличение экономичности его работы. Овладение рациональной техникой выполнения упражнений, совершенство координации движений, повышение экономичности дыхания и кровообращения приводят к снижению энерготрат на стандартную работу, т.е повышает ее КПД. Характер физиологических сдвигов определяется направленностью тренировочного процесса (на быстроту, силу или выносливость), особенностями двигательных навыков, величиной нагрузки на мышечные группы, т.е тренировочные эффекты специфичны. У каждого человека имеется генетическая норма реакции (предел функциональных перестроек). При одинаковых физических нагрузках различные люди отличаются по тренируемости.
Движение является одним из главных условий существования животного мира и представляет основную составляющую образа жизни отдельного человека. Важность её определяется тем, что 40-48% массы тела представлено мышцами-генераторами энергии, необходимой для правильного развития и функционирования всех систем организма. Скелетная мускулатура поддаётся тренировке и быстро совершенствуется. Выполняя свою работу, скелетные мышцы параллельно способствуют совершенствованию практически всех внутренних органов. Это осуществляется благодаря взаимосвязи мышц и внутренних органов, которая объединяется системой моторно-висцеральных рефлексов. При необходимости усиления деятельности мышцы «требуют» активизации деятельности и систем обеспечения (в первую очередь сердечно-сосудистой и дыхательной систем). Обязательно вовлекается в процесс центральная и вегетативная нервная системы, стимулируется работа печени. Этот механизм и рассматривается в качестве основного, в эффектах физических упражнений на различные функции организма человека. Повышается экономичность работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Увеличиваются их функциональные резервы, а значит и возможности их в обеспечении более высоких уровней физической работоспособности. Мышцы играют роль вспомогательного фактора кровообращения. Организм человека функционирует как единое целое, что обеспечивает объединяющая функция нервной системы. Все её отделы – от коры головного мозга до периферических образований-рецепторов вовлекаются в ответные реакции на физические упражнения, что в конечном счёте расширяет её функциональную способность, повышает адаптативность организма и благотворно влияет на ПСИХИЧЕСКУЮ деятельность. В этой связи движение рассматривается как источник благоприятного нервного и эмоционального напряжения (что сравнимо со сферой высших человеческих интересов). СОЦИАЛЬНЫЙ фактор хоть и в меньшей мере, но находится под влиянием двигательной активности.
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 их предельные границы.
Общий положительный эффект
Общий эффект регулярных занятий физическими упражнениями (тренированность) заключается в:
Повышении устойчивости ЦНС: в состоянии покоя у тренированных лиц отмечается несколько более пониженная возбудимость нервной системы; во время работы повышаются возможности достижения повышенной возбудимости и увеличивается лабильность периферической нервной системы;
Положительных изменениях в опорно-двигательном аппарате: увеличивается масса и объем скелетных мышц, улучшается их кровоснабжение, укрепляются сухожилия и связочный аппарат суставов и др.;
Экономизации функций отдельных органов и кровообращения в целом; в улучшении состава крови и т.п.;
Уменьшении расхода энергии в состоянии покоя: из-за экономизации всех функций общий расход энергии у тренированного организма ниже, чем у нетренированного, на 10–15%;
Существенном уменьшении периода восстановления после физической нагрузки любой интенсивности.
Как правило, повышение общей тренированности к физическим нагрузкам имеет и неспецифический эффект – повышение устойчивости организма к действию неблагоприятных факторов внешней среды (стрессовых ситуаций, высоких и низких температур, радиации, травм, гипоксии), к простудным и инфекционным заболеваниям.
В то же время, длительное использование предельных тренировочных нагрузок, что особенно часто случается в «большом спорте», может привести к противоположному эффекту – угнетению иммунитета и повышению восприимчивости к инфекционным заболеваниям.
Локальный эффект воздействия физических нагрузок
Локальный эффект повышения тренированности, который является неотъемлемой частью общего, связан с ростом функциональных возможностей отдельных физиологических систем.
Изменения в составе крови. Регуляция состава крови зависит от целого ряда факторов, на которые может оказывать свое влияние человек: полноценное питание, пребывание на свежем воздухе, регулярные физические нагрузки и др. В данном контексте мы рассматриваем влияние физических нагрузок. При регулярных занятиях физическими упражнениями в крови увеличивается количество эритроцитов (при кратковременной интенсивной работе – за счет выхода эритроцитов из «кровяных депо»; при длительной интенсивной нагрузке – за счет усиления функций кроветворных органов). Повышается содержание гемоглобина в единице объема крови, соответственно увеличивается кислородная емкость крови, что усиливает ее кислородно-транспортную возможность.
Вместе с тем в циркулирующей крови наблюдаются 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 лучшему перенесению повышающейся при мышечной работе концентрации молочной кислоты в артериальной крови. У нетренированных максимально допустимая концентрация молочной кислоты в крови составляет 100–150 мг %, а у тренированных она может возрастать
до 250 мг %, что говорит об их больших потенциальных возможностях к выполнению максимальных физических нагрузок. Все эти изменения в крови физически тренированного человека рассматриваются как благоприятные не только для выполнения им напряженной мышечной работы, но и для поддержания общей активной жизнедеятельности.
Изменения в работе сердечно-сосудистой системы
Сердце. Даже в покое сердце выполняет огромную работу. 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-сосудистой 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 во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). В норме у здорового человека в возрасте 18–40 лет в покое кровяное давление равно 120/80 мм рт. ст. (у женщин на 5–10 мм ниже). При физических нагрузках максимальное давление может повышаться до 200 мм рт. ст. и больше. После прекращения нагрузки у тренированных людей оно быстро восстанавливается, а у нетренированных долго остается повышенным, и если интенсивная работа продолжается, то может наступить патологическое состояние.
Систолический объем в покое, который во многом определяется силой сокращения сердечной мышцы, у нетренированного человека составляет 50–70 мл, у тренированного – 70–80 мл, причем при более редком пульсе. При интенсивной мышечной работе он колеблется соответственно от 100 до 200 мл и более (в зависимости от возраста и тренированности). Наибольший систолический объем наблюдается при пульсе от 130 до 180 удар./мин, тогда как при пульсе выше 180 удар./мин он начинает существенно снижаться. Поэтому для повышения тренированности сердца и общей выносливости человека наиболее оптимальными считаются физические нагрузки при частоте сердечных сокращений
130–180 удар./мин.
Кровеносные сосуды, как уже отмечалось, обеспечивают постоянное движение крови в организме под воздействием не только работы сердца, но и разности давлений в артериях и венах. Эта разность возрастает с ростом активности движений. Физическая работа способствует расширению кровеносных сосудов, снижению постоянного тонуса их стенок, повышению их эластичности.
Продвижению крови в сосудах содействует и чередование напряжения и расслабления активно работающих скелетных мышц («мышечный насос»). При активной двигательной деятельности оказывается положительное воздействие и на стенки крупных артерий, мышечная ткань которых с большой частотой напрягается и расслабляется. При физических нагрузках почти полностью раскрывается и микроскопическая капиллярная сеть, которая в покое задействована всего на 30–40 %. Все это позволяет существенно ускорить кровоток.
Так, если в покое кровь совершает полный кругооборот за 21–22 с, то при физических нагрузках – за 8 с и менее. При этом объем циркулирующей крови способен возрастать до 40 л/мин, что намного увеличивает кровоснабжение, а следовательно, и поступление питательных веществ и кислорода во все клетки и ткани организма.
В то же время установлено, что длительная и интенсивная умственная работа, так же, как и состояние нервно-эмоционального напряжения, может существенно повысить частоту сердечных сокращений до 100 удар./мин и более. Таким образом, длительная напряженная умственная работа, нервно - эмоциональные состояния, не сбалансированные с активными движениями, с физическими нагрузками, могут привести к ухудшению кровоснабжения сердца и мозга, других жизненно важных органов, к стойкому повышению кровяного давления, к формированию «модного» ныне среди студентов заболевания – вегето-сосудистой дистонии .
Изменения в дыхательной системе
Работа системы дыхания (совместно с кровообращением) по газообмену, который усиливается при мышечной деятельности, оценивается частотой дыхания, легочной вентиляцией, жизненной емкостью легких, потреблением кислорода, кислородным долгом и другими показателями. При этом следует помнить о том, что в организме имеются особые механизмы, которые автоматически управляют дыханием. Даже в бессознательном состоянии процесс дыхания не прекращается. Главным регулятором дыхания является дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге.
В состоянии покоя дыхание совершается ритмично, причем временное соотношение вдоха и выдоха приблизительно равно 1:2. При выполнении работы частота и ритм дыхания могут изменяться в зависимости от ритма движения. 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 покое 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 (табл. 3).
В соревновательной практике в циклических видах спорта наблюдается частота дыхания 40–80 циклов 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 – стрельба, удержание соперника на «мосту» в борьбе и др.
Таблица 3
Показатели дыхательной системы при различной частоте дыхания у мастера спорта по велоспорту (в эксперименте) (по В.В. Михайлову)
Таблица 4
Подъем веса испытуемыми в различные фазы дыхания
(по В.В. Михайлову)
Эти упражнения и движения со спортивной точки зрения целесообразнее выполнять при задержке дыхания или на выдохе (табл. 4), 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 350–500 мл, у тренированных–800 мл и более. При интенсивной физической работе он может увеличиваться примерно до 2500 мл.
Легочная вентиляция – объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин. Величина легочной вентиляции определяется путем умножения величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое составляет 5–9 л. Ее максимальная величина у нетренированных людей составляет до 150 л, а у спортсменов доходит до 250 л.
Жизненная емкость легких (ЖЁЛ) – наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. У разных людей ЖЁЛ неодинакова. Ее величина зависит от возраста, массы и длины тела, пола, состояния физической тренированности человека и от других факторов. ЖЁЛ определяют при помощи спирометра. Средняя её величина составляет у женщин 3000 - 3500 мл, у мужчин – 3800 – 4200 мл. У людей, занимающихся физической культурой, она значительно увеличивается и достигает у женщин
5000 мл, у мужчин – 7000 мл и более.
Потребление кислорода – количество кислорода, фактически использованного организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за 1 мин.
Максимальное потребление кислорода (МПК) – наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предельно тяжелой для него работе. МПК служит важным критерием функционального состояния систем дыхания и кровообращения.
МПК является показателем аэробной (кислородной) производительности организма, т.е. его способности выполнять интенсивную физическую работу при достаточном количестве поступающего в организм кислорода для получения необходимой энергии. МПК имеет предел, который зависит от возраста, состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем, от активности протекания процессов обмена веществ и находится в прямой зависимости от степени физической тренированности.
У тех, кто не занимается спортом, предел МПК находится на уровне
2 – 3,5 л/мин. У спортсменов высокого класса, особенно занимающихся циклическими видами спорта, МПК может достигать: у женщин – 4 л/мин и более; у мужчин – 6 л/мин и более. С ориентацией на МПК дается и оценка интенсивности физической нагрузки. Так, интенсивность ниже 50% МПК расценивается как легкая, 50 – 75% МПК – умеренная, свыше 75% МПК – как тяжелая.
Кислородный долг – количество кислорода, необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе. При длительной интенсивной работе возникает суммарный кислородный долг, максимально возможная величина которого у каждого человека имеет предел (потолок). Кислородный долг образуется в том случае, когда кислородный запрос организма человека выше потолка потребления кислорода в данный момент. Например, при беге на 5000 м кислородный запрос у спортсмена, преодолевающего эту дистанцию за 14 мин, равен 7 л в 1 мин, а потолок потребления у данного спортсмена – 5,3 л, следовательно, в организме каждую минуту возникает кислородный долг, равный 1,7 л.
Нетренированные люди способны продолжать работу при долге, не превышающем 6–10 л. Спортсмены же высокого класса (особенно в циклических видах спорта) могут выполнять такую нагрузку, после которой возникает кислородный долг в 16–18 л и даже более. Кислородный долг ликвидируется после окончания работы. Время его ликвидации зависит от длительности и интенсивности работы (от нескольких минут до 1,5 ч).
Перечисленные показатели дееспособности сердечно-сосудистой системы (ССС) и дыхательной функции и её составляющих особенно значительны у пловцов, лыжников, бегунов на средние и длинные дистанции.
Кислородное голодание организма – гипоксия. Когда в клетки тканей поступает меньше кислорода, чем нужно для полного обеспечения потребления в энергии (т.е. кислородный долг), наступает кислородное голодание, или гипоксия. Она может происходить не только из-за кислородного долга при физических нагрузках повышенной интенсивности. Гипоксия может наступать и по другим причинам, как внешним, так и внутренним.
Таблица 5
Различия в резервных возможностях организма у нетренированного человека и спортсмена (по И.В. Муравову)
| Показатель | Нетренированный человек | Соотношение Б – А | Спортсмен | Соотношение Б – А | ||||||||
| в покое А | в покое А | после максимальной нагрузки Б | ||||||||||
| Сердечно-сосудистая система | ||||||||||||
| Частота сердечных сокращений в минуту | 2,0 | |||||||||||
| Систолический объем крови | 0,5 | 2,8 | ||||||||||
| Минутный объём крови (л) | 2,6 | 4,5 | ||||||||||
| Дыхательная система | ||||||||||||
| Частота дыханий (в мин) | 16-18 | 1,8 | ||||||||||
| Дыхательный объем (мл) | 2,0 | 8,5 | ||||||||||
| Минутный объем вентиляции (л) | 4,5 | 33,3 | ||||||||||
| Потребление кислорода в 1 мин (мл) | 33,3 | |||||||||||
| Выделительная система | ||||||||||||
| Потоотделение через кожу (мл) | ||||||||||||
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 и 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.
В табл. 5 представлены резервные возможности тренированных и нетренированных людей по наиболее важным физиологическим показателям.
Изменения в опорно-двигательной и других системах организма при физической нагрузке
Регулярные физические нагрузки увеличивают прочность костной ткани, повышают эластичность мышечных сухожилий и связок, увеличивают выработку внутрисуставной (синовиальной) жидкости. Все это способствует возрастанию амплитуды движений (гибкости). Заметные изменения происходят и в скелетных мышцах. За счет увеличения количества и утолщения мышечных волокон происходит рост силовых показателей мышц. У спортсменов и у незанимающихся физическими упражнениями они существенно различаются (табл. 6). 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 его потенциальные возможности к проявлению не только физической, но и умственной работоспособности.
Таблица 6
Средние показатели мышц - сгибателей кисти сильнейшей руки