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

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

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

• подготовительный (общая и специальная физическая подготовка);

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

• переходный (активный и пассивный отдых).

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

Морфофункциональная и метаболическая характеристика тренированности

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

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

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

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

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

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

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

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

• чтобы существовала возможность изменять интенсивность работы в необходимых пределах;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4. Ступенчатовозрастающая непрерывная нагрузка без интервалов отдыха.

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

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

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

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

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

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

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

Исследование силы мышц спортсменов при помощи динамометров

Оснащение : динамометры (ручной и становой).

Ход работы

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

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

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

Исследование функциональной устойчивости вестибулярного аппарата с помощью пробы Яроцкого

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

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

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

Оснащение : секундомер.

Ход работы

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

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

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

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

Исследование некоторых функций двигательного анализатора

Оснащение : гониометр или угломер.

Ход работы

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

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

Определение тренированности спортсмена по оценке устойчивости к гипоксии

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

Оснащение : секундомер.

Ход работы

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

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

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

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

Таблица 50 - Значение тестов с задержкой дыхания, с

Испытуемый	Проба Штанге	Проба Генчи

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

Оснащение : секундомер.

Ход работы

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

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

Индекс Руфье =4(Р1 +Р2+Р3)-200/ 10

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

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

Натренированность мышц

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

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

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

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

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

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

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

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…

Определение малой нагрузки, средней нагрузки, значительной нагрузки, большой нагрузки. Газообмен. Что такое спортивная форма. Классификация спортивной формы. Тренированность, физические показатели при тренированности, функциональные изменения, уровень тренированности.

Существует классификация физических нагрузок:

– активирует деятельность обеспечивающих систем, стабилизирует двигательную и вегетативные функции, не вызывает утомления. – стабилизирует работу обеспечивающих систем, имеет значение для поддержания уровня тренированности. – вызывает значительное повышение физиологических функций, способствует росту тренированности. – вызывает значительные физиологические сдвиги, вызывает развитие некомпенсаторного утомления. Адекватна физиологическому состоянию (возрасту, уровню подготовленности)
Околопредельные (стрессирующие нагрузки) – вызывают сдвиги и тренировочный эффект.
Определение величины нагрузки проводится путем учета энерготрат и объема потребляемого кислорода во время работы, и после ее прекращения в восстановительный период (учет кислородного долга).
Изменение функциональных показателей при тренировке: МОД, МОК, ЧСС, ВЛ.
Спортивная тренировка совершенствует координацию функций кровообращения и дыхания, что обеспечивает рост работоспособности.
МПК – показатель работоспособности, отражает состояние дыхательной и ССС человека.
ЧСС отражает уровень нагрузок (истощающие при ЧСС = 180 –210).
Околопредельные или тренировочные (160-180).

Наблюдается разнонаправленность функциональных сдвигов:

• Доминантные системы активируются, другие тормозятся.
• Потоотделение, активация процессов терморегуляции, т.к. при нагрузке наблюдается повышение температуры тела, что соответствует повышенному потреблению кислорода.
• Изменение внутренней среды (сдвиг рН, повышение осмотического давления крови, вязкость крови, процессы энергообразования).

Спортивная форма и этапы ее становления

Спортивная форма – высокий оптимальный уровень готовности к достижению высоких спортивных результатов. Она характеризуется комплексом физиологических, педагогических и психических признаков. Процесс становления спортивной формы имеет три фазы:

1. приобретение спортивной формы;
2. сохранение спортивной формы;
3. временная утрата спортивной формы.

Первая фаза соответствует подготовительному периоду, где формируются более высокие уровни функционирования всех систем организма, на базе которого возникает спортивная форма.
Вторая фаза соответствует соревновательному периоду или периоду постоянной тренированности и характеризуется стабилизацией высокого уровня физиологических систем. В этой фазе происходит дальнейшее совершенствование всех компонентов, обеспечивающих спортивный результат. Колебания спортивных результатов возможны, однако они вызваны не уровнем физиологических потолков, а технической, тактической, психологической подготовкой.
Третья фаза отличается изменением направленности адаптационных процессов, переключением режима функций организма на реабилитационный уровень, ослаблением или частичным разрушением временных связей. (прекращение занятий)

Уровень спортивной формы изменяется в зависимости от ряда физиологических закономерностей:

1. Спортивная форма представляет собой внешнее состояние физиологических систем для определенного уровня спортивных достижений.
2. Вследствие длительного воздействия высоких тренировочных и соревновательных нагрузок возникает охранительная реакция организма направленная против перенапряжения.
3. Поддержание динамического равновесия между физиологическими функциями и уровнем двигательной деятельности обеспечивается центральной нервной системой. Постоянные стрессовые ситуации могут привести к переутомлению ЦНС.
4. Снижение уровня работоспособности, вызванное перерывами в тренировке (болезнь, травмы и т.д.) во многом зависит от уровня гипокинезии. Обратимость тренировочных эффектов проявляется после повышения тренировочных нагрузок и возможна лишь при систематических тренировках с надпороговой интенсивностью. Этот важнейший биологический фактор является основой принципов повторности и систематичности. Очень важна при этом целевая установка: сохранение или повышение тренировочного эффекта.

Физиологические показатели тренированности

Тренированность – высокий уровень специальной работоспособности.
Состояние тренированности определяется при условиях:

1. В состоянии покоя (тренированность характеризуется снижением физиологических показателей вегетативных систем).
2. При физических нагрузках (тестирование при дозированных стандартных и предельных нагрузках – при этом наблюдается более быстрое врабатывание, уровень изменения физиологических функций менее выражен, чем у нетренированных).
3. После физических нагрузок в период восстановления (процессы восстановления протекают значительно быстрее).

Функциональные изменения, обеспечивающие и возникающие при развитии тренированности:

1. ЦНС – подвижность нервных процессов, уточнение дифференцировок и повышение активности сенсорных систем
2. Нервно-мышечный аппарат – увеличение мышечной массы, улучшение кровоснабжения мышц за счет увеличения количества капилляров, способность к произвольному расслаблению мышц
3. Увеличение углеводных запасов и снижение жировых
4. Повышение легочных объемов и емкостей, снижена частота дыхания, увеличена ЖЕЛ, увеличена глубина вдоха,
5. Увеличение размеров сердца, снижена ЧСС, увеличены полости сердца, повышается объем циркулирующей крови.
6. Приведенные уровни физиологических функций свидетельствуют о более рациональном и экономичном использовании резервов организма.

Адаптация отражает состояние уровня тренированности

Состояние тренированности есть – совершенствование технических и физических качеств – единство процесса.
Кратковременные и интенсивные нагрузки протекают при большом дефиците кислорода. Недостаток кислорода активизирует мобилизацию кислородных ресурсов и кислородно-транспортной системы, оказывает высокое полезное действие, которое проявляется в экономичности использования, повышении коэффициента утилизации кислорода и резервов организма в целом.

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.

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

Факторам среды обитания

Лекция 3

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

1. Физическое развитие человека.

2. Роль упражнений и функциональные показатели тренированности организма.

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

Физическое развитие характеризуется изменениями трех групп показателей:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1. определяя длину тела;

2. массу тела;

3. обхват грудной клетки.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Изменения в работе сердечно-сосудистой системы

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

Показателями работоспособности сердца являются:

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

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

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

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

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

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

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

Изменения в дыхательной системе

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Различаются следующие виды гипоксии:

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

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

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

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

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

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

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

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

Обмен веществ

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

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

Обмен энергии.

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

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

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

Расход энергии тесно связан с особенностями различных физических упражнений.

Похожие статьи