Тема 2. Социально-биологические основы физической культуры

Физическая культура и спорт в обществе – важный фактор всестороннего развития и воспитания человека, укрепления его здоровья, повышения работоспособности.

Для решения задач физического совершенствования людей требуется подготовка высококвалифицированных кадров – преподавателей и тренеров. Физическое воспитание, спортивная тренировка – это, в первую очередь, социально-педагогические процессы, что определяет ведущую роль педагога. Однако объектом этих процессов является человек со всей сложностью функций его организма, психики, взаимодействия с окружающей средой. Поэтому эффективность занятий физической культурой и спортом во многом зависит от системы соответствия используемых средств и методов тренировки функциональным возможностям, индивидуальным особенностям каждого занимающегося. Только при таком соответствии могут быть достигнуты оздоровительный эффект тренировки, высокие и стабильные спортивные результаты.

Особенно важно это в современных условиях, когда в занятия физической культурой и спортом вовлекаются все более широкие массы людей разного возраста, уровня здоровья, подготовленности, различных профессий.

Здоровье человека определяется как «состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов». С учетом социальной сущности человека здоровье определяют и как «жизнь трудоспособного человека, приспособленного к изменениям окружающей среды» (И.Р.Петров). К этому еще следует добавить, что максимально возможный для данного человека диапазон приспособления может быть значительно расширен благодаря закаливанию, систематическим физическим упражнениям и другим воздействиям.

Организм человека можно рассматривать как единую саморазвивающуюся биологическую систему, в которой все процессы и органы связаны между собой.

Реакцией организма на действие вредных для него факторов, характеризующихся ограничением приспосабливаемости и жизнедеятельности, является болезнь.

Местные и общие изменения при болезни становятся понятными в своей взаимосвязи на основе принципов нервизма и целостности организма. С этих же теоретических позиций любая болезнь является страданием всего организма. Но соотношение местных и общих изменений при болезнях может быть очень разнообразным. В одних случаях общие нарушения в организме вызывают местных поражения различной локализации и тяжести: так, отрицательные эмоции, нарушая нервную регуляцию функций, могут привести и к язвам желудочно-кишечного тракта и к инфаркту миокарда. В других случаях первоначально локализованное повреждение может вызвать тяжелые общие расстройства: так, при ангине микробы из миндалин могут попасть в общий кровоток и вызвать заражение различных органов (нередко со смертельным исходом).

Местные общие расстройства при болезни мобилизуют различные механизмы защиты, направленные на устранение функциональных и структурных нарушений, на восстановление постоянства внутренней среды организма.

Защитные реакции направлены на прекращение действия постоянного раздражителя (например, отдергивание руки от горячего предмета), на удаление вредных веществ из организма (рвота при пищевом отравлении) или на их уничтожение.

Барьерную функцию выполняют, например, кожа и слизистые оболочки. Они являются механическими препятствиями для микробов. Многие секреты, выделяемые железами на поверхность барьеров, обладает антимикробным действием (мезоцим слюны, слезной жидкости, соляная кислота желудка и т.д.). Сложным является так называемый гематоэнцефалический барьер, защищающий центральную нервную систему. Важнейшую барьерную функцию при повреждении тканей играет, в частности, эволюционно выработанный воспалительный процесс.

Из сказанного следует, что барьеры либо предупреждают повреждение в организме, либо препятствуют его дальнейшему распространению.

Приспособительные реакции развиваются в ответ на возникающие при болезни нарушения и обеспечивают единство организма с внешней средой на новом уровне его жизнедеятельности. Активное приспособление в ответ на действие болезнетворного фактора характеризуется мобилизацией функциональных резервов важнейших жизнеобеспечивающих систем, высоким уровнем энергозатрат и жизнедеятельности организма.

Когда организм не может энергетически обеспечить активное приспособление в ответ на действие внешних факторов (очень большая кровопотеря, тяжелая травма), в действие вступает другой универсальный механизм защиты – пассивное приспособление. В его основе лежит запредельное, охранительное торможение центральной нервной системы, при котором существование больного организма обеспечивается резким уменьшением его энергозатрат.

Компенсаторные механизмы включаются при стойком нарушении или выпадении каких-либо функций. Так, при удалении одного из парных органов (почек, надпочечников) функция оставшегося органа повышается. В мобилизации всех форм защиты ведущую роль играет нервная система.

Функциональное состояние организма спортсменов изучается в процессе углубленного медицинского обследования. Для суждения о функциональном состоянии организма используются все методы, включая и инструментальные, принятые в современной медицине. При этом изучается функционирование различных систем и дается комплексная оценка функционального состояния организма в целом.

Для изучения функционального состояния систем организма спортсмена его исследуют в условиях покоя и в условиях проведения различных функциональных проб. Данные сопоставляют с нормальными стандартами, полученными при обследовании больших контингентов здоровых людей, не занимающихся спортом. В процессе такого сопоставления устанавливается либо соответствие нормальным стандартам, либо отклонение от них. Отклонение чаще всего является следствием тех функциональных изменений, которые развиваются в процессе спортивной тренировки (например, замедление частоты сердцебиений у хорошо тренированных спортсменов). Однако в некоторых случаях оно может быть связано с утомлением, тренированностью или заболеванием.

Обязательным процессом, без которого немыслима жизнь, является обмен веществ. Он возможен только при условии затрат свободной энергии, т.е. при совершении работы.

Обмен веществ (метаболизм) – это одновременные, но одинаково протекающие по своей интенсивности процессы ассимиляции (анабиоза) и диссимиляции.

За счет ассимиляции происходит накопление пластических веществ, идущих на формирование различных тканей организма (массы тела), и энергетических веществ, необходимых для осуществления всех процессов жизнедеятельности, в том числе движения.

За счет диссимиляции совершаются распад химических веществ, разрушение тканевых элементов тела (старых, отмерших и поврежденных) и освобождение энергии из энергетических веществ, накопленных в процессе ассимиляции.

Оба процесса осуществляются при условии поступления, переработки и усвоения пластических и энергетических веществ (белки, жиры и углеводы), витаминов, минеральных веществ и микроэлементов из внешней среды в виде продуктов питания, а также удаления из организма продуктов распада. То или иное течение обмена веществ зависит от складывающихся в каждый отдельный момент взаимоотношений организма с окружающей средой.

Влияние среды на организм многогранно. Она является поставщиком всех необходимых для его жизнедеятельности и развития веществ, она же служит источником постоянного и бесчисленного потока возмущающих воздействий (раздражений). Существование организма в этих условиях возможно только в том случае, если он своевременно реагирует на все воздействия соответствующими приспособительными реакциями. Эти реакции не должны сопровождаться изменениями функций, выходящими за рамки пределов физических колебаний. В противном случае может нарушиться нормальная жизнедеятельность организма, что вызовет заболевание, а в некоторых случаях даже смерть. Поэтому всеми животными и растительными организмами в процессе формирования взаимоотношений со средой выработана способность не только приобретать новые, наследственно закрепляемые качества, но и сохранять имеющееся постоянство химического состава и функций своего организма, т.е. гомеостаз.

Несмотря на то, что животные и растительные организмы по своему химическому составу (концентрация веществ), в том числе по составу циркулирующих в них жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), и по температуре отличаются от концентрации и температурного режима окружающей их среды, все эти организмы сохраняют свое динамическое неравновесное состояние. Основным выражением этого является способность живых объектов сохранять свой гомеостаз путем использования различных по степени своей активности механизмов приспособления.

Так, для одних представителей живых существ средством сохранения гомеостаза является пассивный способ приспособления к окружающей среде. Они приобрели способность переходить на максимально допустимый низкий уровень функциональной активности. Однако подобный способ приспособления к изменяющимся условиям существования в эволюционном отношении недостаточно надежен, так как неблагоприятные условия могут оставаться без изменения более длительное время, чем то, в течение которого организм в состоянии сохранить свою жизнедеятельность. Поэтому обстоятельства могут сложиться так, что восстановление благоприятных жизненных условий произойдет после утраты организмом способности вернуться из этого состояния к активной жизнедеятельности.

У других представителей живой природы сформировались активные формы приспособления, позволяющие вести поиск более подходящих условий существования, обеспечивающих сохранение гомеостаза. Естественно, активный поиск возможен только в том случае, если живое существо способно перемещаться в окружающем пространстве.

У третьих представителей живого преимущественно развились механизмы активного вмешательства в окружающий их внешний мир. Высшего совершенства подобная форма адаптации достигла у человека в виде трудовой деятельности. Движение выступает здесь не просто как средство перемещения в пространстве, а как тончайший механизм осуществления всех форм трудовой, творческой преобразующей деятельности. Таким образом, движение во всем многообразии своего выражения – наиболее совершенный способ приспособления к окружающей среде и активного воздействия на нее. Это способ активного преобразования.

Организму свойственен принцип целостности, характеризующийся теснейшей взаимосвязью всех его органов и систем. Полноценное движение, обуславливающее приспособление организма к новым условиям среды, в первую очередь мускулатуры, необходимыми для его деятельности продуктами питания, кислородом и при выделении продуктов распада. Это требует координированной деятельности органов кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и других, регулируемых нервной системой. Рационально используемая физическая культура, спорт способствуют поддержанию у человека гомеостаза, восполняя ограничение двигательной активности, возникшее как следствие научно-технического процесса.

Оздоровительное значение физической культуры общеизвестно. Имеется огромное количество исследований, показывающих положительное влияние физических упражнений на опорно-двигательный аппарат, центральную нервную систему, функции кровообращения, дыхание, выделения, обмен веществ, теплорегуляцию и деятельность органов внутренней секреции. В результате физической тренировки значительно улучшается координация нервной системой двигательных и вегетативных функций; повышаются функциональные возможности многих органов и систем организма, в некоторых случаях в несколько раз. Повышаются функциональные возможности отдельных органов и систем человека, что позволяет значительно легче справляться с повышенными требованиями, предъявляемыми к сердечно-сосудистой, дыхательной и другим системам организма.

Велико значение физических упражнений как средства лечения особенно при заболеваниях опорно-двигательного аппарата.

Изменения в режиме мышечной деятельности могут отражаться как на отдельных двигательных вегетативных функциях организма, так и на общей его устойчивости (резистентности) при действии неблагоприятных факторов внешней среды.

Под влиянием сильных раздражений в организме возникает напряжение – стресс. При этом развивается комплекс изменений, названный общим адаптационным синдромом. Из трех стадий стресса патологические изменения в организме наблюдаются при первой (реакции тревоги) и третьей (истощение) стадиях. Вторая же стадия, повышающая устойчивость организма как к данному фактору, так и к ряду других, представляет собой физиологическое явление.

Важнейшей особенностью влияния мышечных напряжений является то, что при постепенном увеличении нагрузок реакция тревоги проявляется слабо или отсутствует. В организме после нескольких тренировочных занятий начинает развиваться состояние повышенной резистентности как к специфическим, т.е. к тому же фактору, например, мышечным нагрузкам, так и к неспецифическим, т.е. к целому ряду других неблагоприятных воздействий на организм. Третья стадия стресса – истощение – возникает только при чрезмерных для данного организма нагрузках. Таким образом, мышечная работа при весьма большом диапазоне нагрузок оказывает на организм только положительный эффект.

В частности, как было выявлено в опытах на животных организмах и при наблюдениях над людьми, в результате мышечной деятельности неспецифически повышается устойчивость организма ко многим неблагоприятным воздействиям, которым подвергается человек в условиях современной жизни, например, к действию гипоксии, некоторых ядов, радиоактивных веществ, инфекций, перегреванию, охлаждению и др.

При мышечной деятельности может возникать утомление, характеризующееся комплексом изменений в состоянии различных функций организма. Степень выраженности этих изменений, в том числе чувства усталости, тем больше, чем интенсивнее и продолжительнее была проделанная работа.

Утомлением называется особое состояние, возникающее как следствие работы и проявляющееся в ухудшении двигательных и восстановительных функций и их координации, понижении работоспособности и появлении чувства усталости. Это состояние имеет временный характер и исчезает через некоторое время после прекращения работы, т.е. во время отдыха.

Внешние проявления мышечного утомления разнообразны. Они зависят от характера выполняемых физических упражнений, особенностей внешней среды и личных индивидуальных особенностей организма. К внешним проявлениям утомления относятся нарушение координации движения, падение производительности работы, одышка, чрезмерная потливость, покраснение кожных покровов.

Эти внешние проявления обусловлены как ухудшением работы периферических органов, так и расстройством координации их деятельности нервной системой.

Изменение координации функций периферических органов, возникающее через некоторое время после начала работы, происходит в одних случаях еще до снижения работоспособности исполнительных аппаратов и представляет собой как бы профилактическое мероприятие, позволяющее более длительно сохранить высокую эффективность работы. В других случаях оно наступает вследствие расстройства функций нервной системы, которое бывает при сильном утомлении.

Ухудшение функций периферических органов при работе, возникающее в результате неполноценной нервной регуляции, может проявиться в различных формах. Во-первых, могут снижаться показатели деятельности различных органов и систем органов (например, минутный объем крови, потребление кислорода). Во-вторых, вследствие нарушения координации может наблюдаться более высокая, чем необходимо, степень мобилизации функций периферических органов.

В целях сохранения работоспособности периферических исполнительных аппаратов нервная система может изменить формы координации их длительность: заменить работу одних мышечных элементов другими, уменьшить глубину дыхательных движений и т.д.

Несмотря на то, что утомление приводит к временному снижению работоспособности, оно имеет важное биологическое значение, являясь сигналом о частичном истощении ресурсов.

Снижение или прекращение деятельности скелетных мышц, сердца, желез внутренней секреции и других органов происходит всегда при наличии еще некоторого остаточного запаса энергетических и других веществ. Это связано с тем, что как полное, так и частичное, но резкое снижение содержания этих веществ может вызвать перерождение, а в некоторых случаях даже гибель определенных клеток организма. Утомление при работе возникает еще при наличии значительных резервов, приводя к снижению или прекращению деятельности. Эти резервы частично используются человеком в экстренных случаях.

При возникновении эмоциональных состояний существенно изменяются воздействия центральной нервной системы на органы и ткани. При положительных эмоциях усиливается влияние через симпатические нервы. При этом увеличивается секреция катехоламинов-адреналина. Повышение деятельности симпатоадреналиновой системы способствует увеличению степени мобилизации энергетических ресурсов в работающих органах и улучшает деятельность мышц. При отрицательных эмоциях может наблюдаться ухудшение ряда функций организма и снижение работоспособности.

Утомление в процессе мышечной или умственной деятельности, не переходящее определенных пределов, – физиологическое, а не патологическое явление и полезно для организма.

Работа до утомления представляет собой важный фактор роста тренированности, в особенности тогда, когда она связана с развитием выносливости. Физиологический смысл этого явления заключается в том, что тренируясь до наступления утомления, спортсмены адаптируются к повышенным нагрузкам. В случаях же, когда тренировочные упражнения прекращаются до начала возникновения утомления, развитие тренированности приостанавливается. То же происходит и в том случае, если тренировочные занятия приводят к резко выраженной степени утомления. При этом может возникнуть состояние перетренированности. Как ясно из сказанного выше, в спорте следует избегать не утомления «вообще», а лишь чрезмерного его развития. При этом пределы чрезмерности связаны не только с характером выполняемых упражнений, но и с их длительностью.

Мышечная деятельность, как правило, сопровождается временным снижением работоспособности. После окончания работы, в периоде восстановления, нормализуется внутренняя среда организма, восстанавливаются энергетические запасы, различные функции приходят в состояние рабочей готовности. Все эти процессы не только обеспечивают восстановление работоспособности организма, но и способствуют ее временному увеличению.

Восстановительные процессы частично протекают непосредственно во время мышечной деятельности. Примером этого являются окислительные реакции, обеспечивающие ресинтез богатых энергией химических веществ. Однако при работе процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции. Лишь при длительной мышечной деятельности, характеризующейся истинным устойчивым состоянием, устанавливается динамическое равновесие между расщеплением химических веществ и их ресинтезом. Нарушение баланса между этими реакциями выражено при работе тем резче, чем больше оказывается ее мощность и чем меньше подготовлен к ней человек.

В восстановительном периоде преобладают процессы ассимиляции. Это обеспечивает пополнение израсходованных при работе энергетических запасов. Сначала они восстанавливаются до исходного уровня, затем на некоторое время становятся выше него и далее вновь понижаются.

В спортивной практике применяются различные средства, ускоряющие восстановительные процессы.

Одним из средств, ускоряющих восстановление после мышечной работы, является активный отдых, т.е. переключение на другой вид деятельности.

Вдыхание увлажненного воздуха ускоряет ликвидацию кислородного долга, в связи с чем повышается интенсивность восстановления работоспособности.

Водные процедуры благоприятно воздействуют на центральную нервную систему. Это объясняется тем, что афферентные импульсы от рецепторов кожи вызывают новые очаги возбуждения в определенных отделах мозга, способствуя установлению оптимальных межцентральных отношений.

Механизм воздействия массажа такой же, как и водных процедур. Афферентные импульсы от кожи и мышц изменяют функциональное состояние центральной нервной системы. Особенно эффективны вибрационный и гидромассаж.

Большую роль в повышении интенсивности восстановительных процессов играет питание. Оно должно быть достаточно калорийным и содержать все необходимые органические и неорганические вещества. Исключительно важна при этом витаминизация организма.

Восстановительные процессы протекают у человека интенсивнее при наличии положительных эмоций. Однако чрезмерное возбуждение после работы отрицательно влияет на восстановление.

Физиологические механизмы и закономерности совершенствования

отдельных систем организма под влиянием направленной физической тренировки

Недостаточность мышечных напряжений на производстве, в быту и при передвижении отрицательно влияет на физиологические функции. Некоторые животные, поставленные в условия полного прекращения движений (акинезии) или резкого ограничения их (гипокинезии), через несколько дней или недель погибают, у других же наблюдаются выраженные отрицательные изменения морфологической структуры тканей и функциональных свойств организма.

Гипокинезия всегда сопровождается атрофией и дегенерацией скелетных мышц. Мышечные волокна становятся тоньше, вес мышц уменьшается. После 30 дней полного прекращения деятельности мышечная сила снижается до 1/3 исходной величины, длительность же цикла одиночного сокращения увеличивается в 1,5-2 раза.

Существенные изменения при гипокинезии происходят в деятельности нервной системы и сенсорных систем. Это – расстройства двигательных функций (например, увеличение амплитуды колебаний центра тяжести и нарушение координации при ходьбе).

В результате длительной гипокинезии происходят выраженные изменения в системе кровообращения: уменьшаются размеры сердца, снижается ударный и минутный объем крови, учащается пульс и т.д.

При гипокинезии в покое внешнее дыхание характеризуется уменьшением объема легочной вентиляции, а основной обмен снижен на 15-20%. Наблюдается также снижение функций эндокринных желез, в частности надпочечников.

При тренировке происходят значительные морфологические и функциональные изменения во всех звеньях двигательного аппарата. Увеличивается масса и объем скелетных мышц. В них повышается содержание белков саркоплазмы и сократительного белка миофибрилла – миозина.

В тренированном организме увеличены запасы углеводов, что очень важно для повышения работоспособности. Увеличивается жизненная емкость легких (ЖЕЛ) и максимальная вентиляция легких. У тренированных увеличен коэффициент использования кислорода из вдыхаемого воздуха.

Систематическая тренировка, особенно длительная циклическая работа, сопровождается биохимическими, морфологическими и функциональными изменениями сердца и сосудов.

Одновременно с гипертрофией стенок сердца увеличивается объем его полостей. У спортсменов он составляет в среднем около 1000 см³ , у не занимающихся спортом на 30-40% меньше. Частота сердцебиений у тренированных, как правило, реже, чем у лиц, не занимающихся спортом. У спортсменов мужчин пульс составляет в среднем 55 уд/мин., у женщин – 59, у не занимающихся спортом – 70. Увеличивается также резервный объем крови. Он обеспечивает повышение сердечного выброса при мышечной работе.

Общее количество крови в организме при развитии тренированности несколько увеличивается. Содержание в ней эритроцитов и гемоглобина повышается.

Обмен веществ и энергии

Отличительным признаком живых организмов являются энергетические траты и постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой.

Питательными веществами, снабжающими организм энергией и строительными материалами, являются белки, жиры и углеводы. Кроме того, для нормального протекания обмена веществ в организме необходимо поступление витаминов, воды и минеральных солей.

Обмен веществ в организме является сложной системой связанных друг с другом реакций расщепления (диссимиляции) и синтеза (ассимиляции) органических веществ. При реакциях диссимиляции происходит освобождение потенциальной химической энергии, которая обеспечивает деятельность всех органов и выполнение важнейшей работы. Реакции синтеза требуют для своего осуществления притока энергии извне. Все химические реакции в организме, в том числе переваривание пищи, окислительно-восстановительные и другие процессы осуществляются при участи биологических катализаторов (ферментов).

Белки являются основным пластическим материалом, из которого построены клетки и ткани организма, например, в составе скелетных мышц находится около 20% белка. При окислении 1г белка выделяется 4,1 ккал.

Углеводы служат в организме основным источником энергии. При окислении 1г углеводов освобождается 4,1 ккал. энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем для окисления жиров. Это особенно повышает роль углеводов при мышечной деятельности.

Жиры обладают более высокой энергетической ценностью – 1г жиров при окислении выделяет 9,3 ккал. Общее количество жира у человека составляет в среднем 10-12% веса тела, при ожирении оно может достигать 40-50%.

Энергозатраты при физической работе резко увеличиваются. Например, при ходьбе расходуется энергии на 80-100% больше по сравнению с покоем, при беге – на 400% и более.

Работники умственного труда затрачивают в сутки 3000-3500 ккал., в то же время занимающиеся тяжелым физическим трудом и спортсмены затрачивают до 7000 ккал и более в сутки.

Энергозатраты при работе, которые рассчитывают на единицу времени или на единицу пути, прямо пропорциональны ее мощности. Суммарный же расход энергии зависит не только от мощности работы, но и от ее длительности.

При выполнении человеком механической работы КПД может достигать 20-25%. Остальная освобождающаяся в организме энергия превратится в тепло.

Мышечная работа необходима для нормальной жизнедеятельности организма. Количество энергии, затрачиваемое непосредственно на мышечную деятельность, должно быть не менее 1200-1300 ккал. в сутки.

Кровь и кровообращение

Кровь – это особая жидкая ткань красного цвета, слабощелочной реакции, постоянно движущаяся по кровеносным сосудам живого организма. Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов – красных кровяных телец (эритроцитов), белых кровяных телец (лейкоцитов), кровяных пластинок (тромбоцитов). В 1мм³крови в норме содержится 4,5-5 млн. эритроцитов, 6-8 тыс. лейкоцитов, 200-300 тыс. тромбоцитов.

Эритроциты выполняют важную функцию – транспортируют кислород из легких к тканям тела и переносят углекислый газ из тканей в легкие. Они напоминают тончайшую губку, все поры которой заполнены особым веществом – гемоглобином, легко захватывающим и также легко отдающим кислород и углекислоту.

Лейкоциты выполняют преимущественно защитную функцию, уничтожая чужеродные для организма белки, в том числе болезнетворные микробы, а также играют значительную роль и в обмене веществ, особенно белковом и жировом.

Тромбоциты играют важную роль в сложном процессе свертывания крови.

В плазме растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также содержатся продукты распада, удаленные из тканей. Плазма крови транспортирует к легким СО₂ – один из конечных продуктов окислительных реакций в тканях тела.

Количество крови составляет 7-8% от веса тела. В покое 40-50% крови выключается из кровообращения и находится в «кровяных депо»: в печени, селезенке, в сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение.

Кровь в организме выполняет следующие функции: трофическую (питательную) – переносит О₂, питательные вещества; регуляторную – переносит гормоны, воздействует своим гидростатическим давлением на определенные нервные окончания; теплообмена – охлаждает работающие мышцы и другие перегретые ткани и нагревает недостаточно теплые ткани; защитную – борется с инородными телами, закупоривает места повреждения тела.

Все люди по биологическим свойствам крови делятся на 4 группы.

К I(0) группе относится кровь, эритроциты которой не склеиваются в плазме или сыворотке других групп крови. КровьIгруппы можно переливать всем людям.

Ко II(А) группе относится кровь, эритроциты которой склеиваются в плазме или сыворотке кровиI иIIIгрупп. Кровь этой группы совместима с кровьюII иIVгрупп.

К III(В) группе относится кровь, несовместимая с кровьюI иII групп.

К IV(AB)группе относится кровь, которую можно переливать только людям, имеющим ту же,IV, группу крови.

Кровообращение осуществляется по кровеносным сосудам под воздействием разности давления в артериях и венах. Артерии – кровеносные сосуды, по которым кровь движется от сердца. Вены имеют тонкие и мягкие стенки и клапаны, которые пропускают кровь только в сторону сердца.

Сердце и сердечно-сосудистая система

Сердце – главный орган кровеносной системы, представляющий собой полый мышечный орган, совершающий ритмичные сокращения, благодаря которому происходит процесс кровообращения в организме.

Деятельность сердца состоит из трех фаз: сокращение предсердий, сокращение желудочков и общего расслабления сердца. Вес сердца 270-300 г, объем 500-750 см³. В процессе регулярных занятий физкультурой и спортом, как правило, происходит увеличение массы сердечной мышцы и размеров сердца до 350-500 г и 1000-1200 см³соответственно.

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.

Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и силой стенок сосудов. Максимальное давление наблюдается в аорте, самое низкое в венах при впадении их в правое предсердие. Разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кровеносным сосудам.

Систолический объем крови – количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца при каждом его сокращении.

Минутный объем – количество крови, выбрасываемое желудочком в течение 1 минуты.

В результате занятий физкультурой и спортом показатели работоспособности изменяются в лучшую сторону. У тренированного человека, как правило, в покое пульс и кровяное давление ниже нормы. В то же время при интенсивной физической работе пульс может достигать 200-240 ударов в минуту, а давление быстрее поднимается, дольше остается высоким, поддерживая высокую работоспособность, и быстрее возвращается к норме.

Систолический объем крови достигает у спортсменов 230 мл., у нетренированных – 130 мл. Минутный объем у спортсменов – 35-42 л., у нетренированных – 22-25 л.

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая – малый. Большой круг, начиная от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в правое предсердие. Из правого предсердия кровь переходит в правый желудочек, а оттуда начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщаясь О₂, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь переходит в левый желудочек и оттуда снова в большой круг кровообращения.

Дыхательная система

Дыхательный аппарат человека состоит из легких, находящихся в грудной клетке; воздухоносных путей – полость носа, носоглотка, трахея, бронхи – и дыхательной мускулатуры.

Атмосферный воздух попадает через нос и рот в трахею, переходит в правый и левый бронхи, которые древовидно разветвляются. Из мелких бронхов воздух через бронхиолы заполняет легочные пузырьки – альвеолы, стенки которых состоят из эпителиальных клеток и опорной соединительной ткани. Сквозь альвеолярную мембрану происходит обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью, протекающей по капиллярам, оплетающим легочные пузырьки.

Обновление воздуха в альвеолах происходит благодаря изменениям объема грудной клетки в результате сокращения межреберных мышц и диафрагмы. Важное значение имеет герметически замкнутая плевральная полость, точнее плевральная щель. Она образована висцеральным (покрывающим легкое) и париетальным (выстилающим изнутри грудную клетку) листками плевры и заполнена небольшим количеством жидкости.

Суммарная величина воздуха, которую могут вместить легкие при максимальном вдохе, называется общей емкостью легких и состоит из четырех компонентов.

1. Дыхательный объем – количество воздуха, проходящее через легкие при одном вдохе (выдохе). В покое он равен 350-800 мл., при мышечной работе может достигать 1-2 л.

2. Резервный объем воздуха – воздух, который дополнительно можно вдохнуть после обычного вдоха.

3. Резервный объем воздуха – объем воздуха, который дополнительно можно выдохнуть после обычного выдоха.

4. Остаточным называется объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после максимального вдоха. Величина ЖЕЛ зависит от роста, веса, физического развития и многих других факторов и колеблется в широких пределах от 1500 до 7500 мл. Средние величины ЖЕЛ у мужчин 3800-4200 мл., у женщин 3000-3500 мл.

Количественным показателем легочной вентиляции является минутный объем дыхания (МОД). Он равен произведению дыхательного объема на число вдохов в минуту. При мышечной работе легочная вентиляция может увеличиваться по сравнению с уровнем покоя в 25-30 раз.

Количество О₂, необходимое для окислительных процессов, обеспечивающих ту или иную работу, называется кислородным запросом. Различают суммарный и минутный кислородный запрос.

Максимальное потребление О₂ (МПК) – наибольшее количество О₂, которое может усвоить организм при предельно тяжелой для него работе и находится в прямой зависимости от степени физической тренированности.

У не занимающихся спортом людей предел МПК находится на уровне 2-3,5 л/мин. У спортсменов МПК может достигать 4 л/мин и более у женщин; у мужчин – 6 л/мин и более.

Кислородный долг – количество кислорода необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе. Кислородный долг возникает в том случае, когда кислородный запрос человека выше потолка потребления кислорода. У нетренированных людей кислородный долг находится в пределах 10 л, у тренированных может достигать 20 л и более.

Опорно-двигательный аппарат

Опорно-двигательный аппарат состоит из костей, связок, мышц, мышечных сухожилий. Костей насчитывается около 200.

Занятия спортом увеличивают прочность ткани, способствуют более прочному прикреплению к костям мышечных сухожилий, укрепляют позвоночник, способствуют расширению грудной клетки и выработке хорошей осанки.

Главная функция суставов – осуществление движений. Вместе с этим они выполняют роль своеобразных тормозов, гасящих инерцию движения. Суставы при занятии спортом развиваются, повышается эластичность их связок и мышечных сухожилий, увеличивается их гибкость.

Мышечная система обеспечивает движение человека, вертикальное положение тела, функцию внутренних органов в определенном положении, дыхательные движения, усиление кровообращения и лимфообращения, терморегуляцию организма вместе с другими системами. У человека насчитывается более 600 мышц. Они составляют у мужчин 35-40% веса тела (у спортсменов 50% и более), у женщин несколько меньше.

Мышца состоит из пучков мышечных волокон, идущих параллельно друг другу. Сокращение мышцы вызывается импульсом, идущим от ЦНС. Мышца всегда находится в состоянии некоторого сокращения, называемого тонусом. Мышцы богато снабжены сосудами, в результате чего в них совершается энергетический обмен веществ. В мышцах различают активно сокращающуюся часть – брюшко и пассивную часть, при помощи которой она прикрепляется к костям – сухожилия. Мышцы бывают самой разнообразной формы – короткие, широкие, длинные, толстые или тонкие. Форма мышцы зависит от функции, которую она выполняет.

Органы пищеварения и выделения

К органам пищеварения относятся ротовая полость, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкие и толстые кишки. В ротовой полости и желудке происходит физическая и химическая обработка пищи, в других отделах – только химическая. В тонких кишках, в основном, заканчивается переваривание пищи и всасывание питательных веществ в кровь. Дополнительное расщепление происходит в толстых кишках.

К органам выделения относятся желудочно-кишечный тракт, легкие, почки, потовые, сальные, слезные и некоторые другие железы.

Желудочно-кишечный тракт выводит из организма через прямую кишку остатки непереваренной пищи, слизи и др. Через легкие удаляются газообразные продукты обмена веществ. Основную функцию освобождения организма от конечных продуктов обмена веществ осуществляют почки, легкие и потовые железы. Почки осуществляют несколько функций: поддерживают нормальную концентрацию воды, солей и ряда других веществ; регулируют кислотно-щелочное равновесие и осмотическое давление в тканях тела; удаляют из организма конечные продукты белкового обмена и чужеродные вещества.

Через потовые железы в состоянии покоя выделяется 20-40 мл пота. Но при нагрузках, например, на марше со скоростью 5 км/ч, с грузом 10 кг у людей наблюдалось выделение пота в количестве от 1000 до 1700 мл в час.

Сенсорные системы

В зависимости от характера раздражителей можно условно разделить все сенсорные системы на несколько групп, реагирующих на следующие виды раздражений:

1. механические (тактильный, болевой, двигательный, вестибулярный анализаторы и др.);

2. химические (вкусовой, обонятельный анализаторы);

3. световые (зрительный анализатор);

4. звуковые (слуховой анализатор);

5. температурные.

По среде, из которой воспринимаются раздражения, сенсорные системы делятся на две главные группы:

1. внешние (зрительная, слуховая, обонятельная, вкусовая и тактильная (осязательная));

2. внутренние – химическая (реагирующая на изменение химического состава крови и ткани), баростезическая (реагирующая на изменение давления, например, в кровеносных сосудах).

В результате систематической физической тренировки функции многих анализаторов улучшаются. Так, у тяжелоатлетов и боксеров наблюдается высокая чувствительность двигательного анализатора при движениях в локтевом и плечевом суставах, у лыжников, прыгунов и слаломистов – при движениях в голеностопных суставах. Совершенствование функций зрительного аппарата (увеличение поля зрения) отмечается у представителей спортивных игр. Функции вестибулярной сенсорной системы улучшаются в результате тренировки в гимнастических упражнениях, плавании и др.

Железы внутренней секреции

К железам внутренней секреции относятся гипофиз, щитовидная железа, поджелудочная железа, половые железы, надпочечники.

Все вместе железы внутренней секреции образуют эндокринную систему. Ее центр – один из участков головного мозга, называемой гипоталамусом. Главная его особенность состоит в том, что он одновременно относится и к эндокринной, и к нервной системам. С помощью специальных гормонов гипоталамус регулирует деятельность гипофиза, а последний с помощью своих гормонов – деятельность других желез.

Эндокринная система работает нормально лишь при условии, если на каждом ее «этаже» известно, что происходит на других «этажах». Такую информацию обеспечивают прямая и обратная связь.

Нервная система

Нервная система делится на центральную и периферическую. К ЦНС относятся спинной и головной мозг; к периферической – нервные волокна, нервы, соединяющие нервные клетки между собой, а также нервные клетки во всех органах человека. Нервная система условно делится на соматическую и вегетативную. Соматическая обеспечивает регуляцию двигательного аппарата, вегетативная обеспечивает и регулирует протекание процессов обмена веществ и работу внутренних органов и систем.

Различают афферентные (центростремительные, чувствительные) нервы, возбуждение по которым от разных участков нашего тела идет в ЦНС. Другая группа нервов – эфферентные (центробежные, двигательные). По ним возбуждение идет от ЦНС к рабочим органам.

Гуморальная и нервная регуляция деятельности организма

Гуморальный механизм осуществляется за счет химических веществ, находящихся в циркулирующих в организме жидкостях (крови, лимфе, тканевой жидкости). Химическими регуляторами функций могут быть различные вещества, но важнейшими являются гормоны. Они оказывают влияние на течение обмена веществ, формирование органов и тканей, могут «запускать» деятельность различных органов и, наконец, координировать интенсивность функций организма или его органов.

Отличительной чертой гуморальной регуляции является то, что химический регулятор, попадая в кровоток, поступает ко всем органам и тканям, независимо от того, участвует он в регуляции функций или нет. Скорость распространения гормона соответствует скорости кровотока.

Между гормонами проявляется принцип саморегуляции. Так, если гормон поджелудочной железы (инсулин) способствует снижению уровня сахара в крови, то гормон мозгового слоя надпочечников (адреналин) – его увеличению.

Нервный механизм регуляции эволюционно более молодой. Нервные импульсы распространяются по нервным путям с достаточно большой скоростью (от 0,5 до 80-120 м/сек) и идут по определенным нервным волокнам к строго определенным органам.

Основным нервным механизмом регуляции функций является рефлекс – ответная реакция организма, которая реализуется по рефлекторной дуге. В нее входят 1) воспринимающие рецепторы; 2) афферентные нервные волокна, несущие возбуждение к ЦНС; 3) передаточные нейроны и синапсы, проводящие возбуждение к эффекторным нейронам; 4) эфферентные нервные волокна, передающие возбуждение к исполнительному органу. Различают 2 вида рефлекторов: безусловные – врожденные и условные – приобретенные в течение жизни.

Нервная и гуморальная регуляции функций взаимосвязаны и образуют единую нейрогуморальную регуляцию.

Особенности функционирования центральной нервной

системы (ЦНС)

Для деятельности ЦНС характерна определенная упорядоченность и согласованность рефлекторных реакций, т.е. их координация. Взаимодействие двух нервных процессов – возбуждения и торможения, – лежащих в основе всех сложных регуляторных функций организма, закономерность их одновременного протекания в различных нервных центрах, а также последовательная смена во времени определяют точность и своевременность ответных реакций организма на внешние и внутренние воздействия.

Распространение процесса возбуждения на другие нервные центры называют иррадиацией. Благодаря иррадиации возбуждения между различными нервными центрами возникают новые функциональные связи – условные рефлексы. На этой основе возможно, например, формирование новых двигательных навыков.

Торможение в ЦНС. Одни нервные центры могут существенно изменять рефлекторную деятельность в других центрах, в частности вышележащие нервные центры могут тормозить деятельность нижележащих.

Активность нервных центров непостоянна и преобладание активности одних из них над активностью других вызывает заметные перестройки в процессах координации рефлекторных реакций. Термином доминанта был обозначен господствующий орган возбуждения в ЦНС, определяющий текущую деятельность организма.

Основные черты доминанты: 1) повышенная возбудимость нервных центров; 2) стойкость возбуждения во времени; 3) способность к суммации посторонних раздражений; 4) инерция доминанты.

Доминанта обеспечивает протекание главных функций.

Например, ритмический шагающий рефлекс и одиночный, непрерывный рефлекс сгибания при болевом раздражении являются антагонистическими. Однако спортсмен, внезапно получивший травму, может продолжать бег к финишу, т.е. осуществляется ритмический рефлекс и подавляются болевые раздражения, которые, поступая к мотонейронам сгибательных мышц, препятствуют попеременному сгибанию и разгибанию ноги.

Рефлекторная природа двигательной деятельности

Рассматривая различные двигательные акты человека, можно выделить элементарные двигательные рефлексы, более сложные – ритмические рефлексы и, наконец, особенно сложные формы двигательной деятельности, обеспечивающие поведение человека.

Элементарные двигательные рефлексы осуществляются спинным мозгом. К простым безусловным двигательным рефлексам спинного мозга относятся 1) рефлексы на растяжение; 2) сгибательные рефлексы на раздражение кожных рецепторов; 3) рефлексы отталкивания.

Ритмические рефлексы особенно выражены при выполнении циклических движений, например, шагательный рефлекс, лежащий в процессе ходьбы, бега и других локомоций. Механизмы шагательных движений заложены уже на уровне спинного мозга. В осуществлении шагательного рефлекса принимает участие и мозжечок. Удаление одного из его полушарий у животных приводит к искажению движений. Высшим регулятором рефлексов является кора больших полушарий, особенно ее премоторная область. Благодаря коре ритмические движения (например, простой акт ходьбы) приобретают определенное смысловое значение, включаются как составной элемент в сложные поведения.

В целостном поведении простые рефлексы, сочетаясь, обуславливают сложные двигательные действия. Социальные условия жизни человека намного усложняют его двигательную деятельность, приводя к появлению специально человеческих форм движений: бытовых, производственных, спортивных. Простые и сложные ритмические рефлексы лежат в основе циклической деятельности человека: ходьбы, бега, плавания, гребли, ходьбы на лыжах, езды на велосипеде и пр.

Произвольные движения человека – результат объединенной деятельности самых различных отделов ЦНС. В регуляции таких действий участвует многоэтажная и многозвенная функциональная система, состоящая из многих сотен, тысяч и миллионов нейронов. Работа этой системы сводится к определению оптимальных способов решения двигательных задач, например, удачного момента для начала движения, наиболее подходящего для его структуры и др.

Образование двигательного навыка

Двигательный навык – форма двигательных действий, выработанная по механизму условного рефлекса в результате соответствующих упражнений.

Процесс формирования навыка условно разбивается на этапы, число которых у разных авторов различно. Физиологи говорят о трех стадиях, педагоги и психологи о трех-шести. Рассмотрим три стадии.

Формирование двигательного навыка последовательно проходит 3 фазы: генерализацию, концентрацию, автоматизацию.

Фаза генерализации характеризуется расширением возбудительного процесса. Это расширение происходит за счет вовлечения в работу лишних групп мышц. Движения скованны, угловаты, плохо координированны и неточны, неэкономичны.

Фаза концентрации – излишне разлитое возбуждение благодаря дифференцированному торможению концентрируется в нужных зонах головного мозга . Исчезает излишняя напряженность движений; они становятся скупыми, точными, экономичными, свободными, их выполнение становится значительно более стабильным.

В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений становится как бы автоматическим и не требует деятельности контроля сознания. Такой навык отличается высокой стабильностью выполнения все составляющих его движений. Автоматизация навыков делает возможным выполнение одновременно несколько двигательных действий. Например, жонглер удерживает равновесие стоя на седле скачущей лошади, балансирует поставленной на лоб пирамидой различных предметов и вдобавок жонглирует несколькими булавами.

Рефлекторные механизмы совершенствования двигательной

деятельности

В процессе тренировки различные органы и системы подвергаются совершенствованию, налаживается их взаимодействие. Сущность упражнения составляют физиологические, биохимические и морфологические сдвиги, возникающие под влиянием многократно повторяющейся мышечной работы и отражающие единство расхода и восстановления функциональных и структурных ресурсов в организме человека.

В ходе тренировки совершенствуется ЦНС, в ней улучшается взаимодействие процессов возбуждения. Эти процессы могут концентрироваться во всех мышечных структурах ЦНС и четко функционировать в определенные периоды. При этом взаимодействие нервных центров, регулирующих сокращение и расслабление различных групп мышц, становится все более четким, обеспечивая динамику во времени и в пространстве мышечных сокращений.

Тренировка приводит к увеличению способности органов чувств различать более мелкие характеристики динамики мышечных сокращений. При этом человек получает способность к лучшему усвоению новых движений и перестройке уже имеющихся. В процессе тренировки человек получает возможность все более широко и глубоко оценивать выполняемые действия. Это говорит об улучшении взаимосвязи сознания и движения (второй и первой сигнальных систем).

Двигательная функция и повышение уровня адаптации и устойчивости организма человека к различным условиям внешней среды

В физиологических исследованиях адаптации выделяют проблему суточной и сезонной динамики физиологических функций, которая меняется под воздействием природных факторов среды. Двигательная функция развилась в конкретных условиях жизни на земле, что предопределило ее место в формировании и сохранении жизнедеятельности организма как целого. Огромное значение имеют условия труда и быта, т.е. весь комплекс социальных факторов. Влияние сил гравитации, инерции, времени и пространства на развитие двигательной функции человека отражается на формировании особенностей в развитии функций различных групп мышц.

Двигательная функция обеспечивает сохранение и углубление связей организма с окружающей средой как за счет совершенствования механизмов, обеспечивающих управление сложными по координации движениями, так и в результате силы, быстроты, выносливости.

Физическая тренировка оказывает равностороннее влияние на психические функции, обеспечивая их активность и устойчивость. Основа устойчивости психики закладывается в раннем возрасте. При этом значение двигательной функции для развития речи и мышления особенно ярко раскрывается на ранних этапах онтогенеза (индивидуального развития).

Умственная работоспособность в меньшей степени ухудшается под воздействием неблагоприятных факторов (изоляция, гиподинамия, неблагоприятный микроклимат и др.), если в этих условиях соответствующим образом применять физические упражнения.

Значение физической готовности организма особенно увеличивается при необходимости адаптироваться к резко меняющимся окружающим условиям. Например, формировать у летчиков профессиональные летные навыки существенно затрудняет слабая физическая подготовка некоторых курсантов. Они быстро утомляются в полетах и не могут успешно обучаться. В других случаях причиной является недостаточная устойчивость к воздействию ускорений (к укачиванию и перегрузкам). Физические упражнения не только способствуют приспособлению к различным трудовым условиям, но и обеспечивает активное овладение многими профессиями.

Физическая подготовка космонавтов направлена на повышение устойчивости организма к действию ускорения, выработку усовершенствования навыков свободного владения телом в пространстве, на совершение тонких по координации движений. Это гимнастические упражнения, прыжки в воду, плавание, упражнения на специальных снарядах и др. Проводятся тренировки в условиях, имитирующих особенности космического полета – полеты на самолетах в условиях невесомости, парашютные прыжки и пребывание в изолированной камере.

Активные движения стимулируют развитие вегетативной среды организма. Они снижают повышенное и, напротив, приводят к норме пониженное давление крови, нормализуют содержание холестерина в крови, оказывают положительное влияние на солевой обмен.

Двигательная функция – основная функция человеческого организма. Тот, кто постоянно совершенствует ее, совершенствует свой организм.