Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма под воздействием направленной физической трен

Систолический объем крови — это количество крови, выбрасывае­мое левым желудочком сердца при каждом его сокращении. Минут­ный объем крови — количество крови, выбрасываемое желудочком в те­чение одной минуты. Наибольший систолический объем наблюдается при частоте сердечных сокращений от 130 до 180 удар/мин. При час­тоте сердечных сокращений выше 180 удар/мин систолический объем начинает сильно снижаться. Поэтому наилучшие возможности для тренировки сердца имеют место при физических нагрузках, когда частота сердечных сокращений находится в диапазоне от 130 до 180 удар/мин.

В покое кровь совершает полньпуфугооборот за 21—22 с, при фи­зической работе — за 8 с и менее, при этом объем циркулирующей крови способен возрастать до 40 л/мин. В результате такого увеличе­ния объема и скорости кровотока значительно повышается снабжение тканей организма кислородом и питательными веществами. Особенно полезна тренировка для совершенствования сердечно-сосудистой сис­темы в циклических видах спорта на открытом воздухе. Присасывающие действия в кровообращении и мышечный насос.Гравитационный шок             

  Венозному кровообращению способствует присасывающее действие сердца при расслаблении и присасывающее действие грудной полости при вдохе. При активной двигательной де­ятельности циклического характера воздействие присасывающих фак­торов повышается. При малоподвижном образе жизни венозная кровь может застаиваться (например в брюшной полости или в области таза при длительном сидении). Вот почему движению крови по венам спо­собствует деятельность окружающих их мышц (мышечный насос). Со­кращаясь и расслабляясь, мышцы то сдавливают вены, то прекращают этот пресс, давая им расправиться и тем самым способствуют продви­жению крови по направлению к сердцу, в сторону пониженного дав­ления, так как движению крови в противоположную от сердца сторону препятствуют клапаны, имеющиеся в венозных сосудах. Чем чаще и активнее сокращаются и расслабляются мышцы, тем большую помощь сердцу оказывает мышечный насос. Особенно эффективно он работает при локомоциях (ходьбе, гладком беге, беге на лыжах, на коньках, при плавании и т.п.). Мышечный насос способствует более быстрому от­дыху сердца и после интенсивной физической нагрузки.

Следует упомянуть и о феномене гравитационного шока, который может наступить после резкого прекращения длительной, достаточно интенсивной циклической работы (спортивная ходьба, бег). Прекра­щение ритмичной работы мышц нижних конечностей сразу лишает помощи систему кровообращения: кровь под действием гравитации остается в крупных венозных сосудах ног, движение ее замедляется, резко снижается возврат крови к сердцу, а от него в артериальное со­судистое русло, давление артериальной крови падает, мозг оказывает­ся в условиях пониженного кровоснабжения и гипоксии. Как резуль­тат этого явления — головокружение, тошнота, обморочное состояние. Об этом необходимо помнить и не прекращать резко движения цик­лического характера сразу после финиша, а постепенно (в течение 3— 5 минут) снижать интенсивность.

Особенности дыхания.

Затраты энергии на физическую работу обеспечиваются биохимическими процессами, происходящими в мышцах в результате окислительных реакций, для которых постоянно необходим кислород. Во время мышечной работы для увеличения га­зообмена усиливаются функции дыхания и кровообращения. Со­вместная работа систем дыхания, крови и кровообращения по газооб­мену оцениваются рядом показателей: частотой дыхания, дыхательным объемом, легочной вентиляцией, жизненной емкостью легких, кислородным запросом, потреблением кислорода, кислородной емкос­тью крови и т.д.

Частота дыхания. Средняя частота дыхания в покое составляет 15—18 циклов в мин. Один цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхатель­ной паузы. У женщин частота дыхания на 1—2 цикла больше. У спорт­сменов в покое частота дыхания снижается до 6—12 циклов в мин за счет увеличения глубины дыхания и дыхательного объема. При физи­ческой работе частота дыхания увеличивается, например у лыжников и бегунов до 20—28, у пловцов до 36—45 циклов в мин.

Дыхательный объем — количество воздуха, проходящее через лег­кие при одном дыхательном цикле (вдох, выдох, пауза). В покое ды­хательный объем (объем воздуха, поступающего в легкие за один вдох) находится в пределах 200—300 мл. Величина дыхательного объема зависит от степени адаптации человека к физическим нагруз­кам. При интенсивной физической работе дыхательный объем может увеличиваться до 500 мл и более.

Легочная вентиляция — объем воздуха, который проходит через легкие за одну минуту. Величина легочной вентиляции определяется умножением величины дыхательного объема на частоту дыхания. Ле­гочная вентиляция в покое может составлять 5—9 л.. При интенсивной физической работе у квалифицированных спортсменов она может достигать значительно больших величии (например, при дыхательном объеме до 2,5 л и частоте дыхания до 75 дыхательных циклов в минуту легочная вентиляция составляет 187,5 л, т.е. увеличится в 25 раз и более по сравнению с состоянием покоя).

Жизненная емкость легких (ЖЕЯ) — максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после максимального вдоха. Сред­ние значения ЖЕЛ составляют у мужчин 3800—4200 мл, у женщин 3000—3500 мл. ЖЕЛ зависит от возраста, массы, роста, пола, состоя­ния физической тренированности человека и от других факторов. У людей с недостаточным физическим развитием и имеющих заболева­ния эта величина меньше средней; у людей, занимающихся физичес­кой культурой, она выше, а у спортсменов может достигать 7000 мл и более у мужчин и 5000 мл и более у женщин. Широко известным ме­тодом определения ЖЕЛ является спирометрия (спирометр — при­бор, позволяющий определить ЖЕЛ).

Кислородный запрос — количество кислорода, необходимое орга­низму в 1 минуту для окислительных процессов в покое или для обес­печения работы различной интенсивности. В покое для обеспечения процессов жизнедеятельности организму требуется 250—300 мл кис­лорода. При интенсивной физической работе кислородный запрос может увеличиваться в 20 и более раз. Например, при беге на 5 км кис­лородный запрос у спортсменов достигает 5—6 л.

Суммарный (общий кислородный) запрос — количество кислорода, необходимое для выполнения всей предстоящей работы. Потребление кислорода — количество кислорода, фактически использованного ор­ганизмом в состоянии покоя или при выполнении какой-либо работы. Максимальное потребление кислорода (МПК) — наибольшее количе­ство кислорода, которое может усвоить организм при предельно на­пряженной для него работе.

Способность организма к МП К имеет предел, который зависит от возраста, состояния сердечно-сосудистой системы, от активности про­текания процессов обмена веществ и находится в прямой зависимости от степени физической тренированности. У не занимающихся 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. Абсолютная величина МПК зависит также от массы тела, поэтому для более точного ее определения относительное МПК рассчитывается на 1 кг массы тела. Для сохранения здоровья необхо­димо обладать способностью потреблять кислород как минимум на 1 кг — женщинам не менее 42 мл/мин, мужчинам — не менее 50 мл/мин.

МПК является показателем аэробной (кислородной) производи­тельности организма.

Когда в клетки тканей поступает меньше кислорода, чем нужно для полного обеспечения потребности в энергии, возникает кислородное голодание, или гипоксия.

Гипоксия наступает по различным причинам. Внешние причины — загрязнение воздуха, подъем на высоту (в горы, полет на самолете) и др. В этих случаях падает парциальное давление кислорода в атмо­сферном и альвеолярном воздухе и снижается количество кислорода, поступающего в кровь для доставки к тканям. Если на уровне моря парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе равно 159 мм рт. ст., то на высоте 3000 м оно снижается до 110 мм, а на вы­соте 5 000 м — до 75—80 мм рт. ст.

Внутренние причины возникновения гипоксии зависят от состоя­ния дыхательного аппарата и сердечно-сосудистой системы, проница­емости стенок альвеол и капилляров, количества эритроцитов в крови и процентного содержания в них гемоглобина, от степени проницае­мости оболочек клеток тканей и их способности усваивать доставляе­мый кислород. При интенсивной мышечной работе, как правило, наступает двига­тельная гипоксия. Чтобы полнее обеспечить себя кислородом в усло­виях гипоксии, организм мобилизует мощные компенсаторные физио­логические механизмы. Например, при подъеме в горы увеличиваются частота и глубина дыхания, количество эритроцитов в крови, процент содержания в них гемоглобина, учащается работа сердца. Если при этом выполнять физические упражнения, то повышенное потребление кислорода мышцами и внутренними органами вызывает дополнитель­ную тренировку физиологических механизмов, обеспечивающих кис­лородный обмен и устойчивость к недостатку кислорода.

Кислородное снабжение организма представляет собой слаженную систему. Гиподинамня расстраивает эту систему, нарушая каждую из составляющих ее частей и их взаимодействие. В результате развивает­ся кислородная недостаточность организма, гипоксия отдельных орга­нов и тканей, которая может привести к расстройству обмена веществ. С этого часто начинается снижение устойчивости организма, его ре­зервных возможностей в борьбе с утомлением и влиянием неблаго­приятных факторов окружающей среды. Особенно страдает от гипок­сии сердечно-сосудистая система, сосуды сердца и мозга. Низкий уро­вень кислородного обмена в стенках сосудов не только снижает их тонус и возможность управления ими со стороны регуляторных меха­низмов, но меняет и обмен веществ, что в конечном счете может при­вести к возникновению тяжелых расстройств и заболеваний.

Кислородное питание мышц имеет свои особенности. Известно, что в ритмически работающей мышце кровообращение также ритмичное. Сокращенные мышцы сдавливают капилляры, замедляя кровоток и поступление кислорода. Однако клетки мышц продолжают снабжать­ся кислородом. Доставку его берет на себя миоглобин — дыхательный пигмент мышечных клеток. Роль его важна еще и потому, что только мышечная ткань способна при переходе от покоя к интенсивной рабо­те повышать потребление кислорода в 100 раз.

Таким образом, физическая тренировка, совершенствуя кровообра­щение, увеличивая содержание гемоглобина, миоглобина и скорость отдачи кислорода кровью, значительно расширяет возможности орга­низма в потреблении кислорода.

Органы по-разному переносят гипоксию различной длительности. Кора головного мозга — один из наиболее чувствительных к гипоксии органов. Она первой реагирует на недостаток кислорода. Значительно менее чувствительна к недостаткам кислорода скелетная мускулатура. На ней не отражается даже двухчасовое полное кислородное голода­ние. Большую роль в регуляции кислородного обмена, как в органах и тканях, так и в организме в целом имеет углекислота, являющаяся ос­новным раздражителем дыхательного центра, который располагается в продолговатом отделе головного мозга. Между концентрацией в крови углекислого газа и доставкой кислорода тканям существуют строго определенные соотношения. Изменение содержания углекис­лого газа в крови оказывает влияние на центральные и периферичес­кие регуляторные механизмы, обеспечивающие улучшение снабжения организма кислородом, и служит мощным регулятором в борьбе с ги­поксией.

Систематическая тренировка средствами физической культуры и спорта не только стимулирует развитие сердечно-сосудистой и дыха­тельной системы, но и способствует значительному повышению уров­ня потребления кислорода организмом в целом. Наиболее эффективно совместную функцию взаимоотношения дыхания, крови, кровообра­щения развивают упражнения циклического характера, выполняемые на свежем воздухе. Однако следует помнить, насколько важно повы­шать возможности организма к потреблению кислорода, настолько же важно для него вырабатывать устойчивость к гипоксии. Это качество также совершенствуется в процессе тренировки, с помощью специаль­ных процедур, путем создания искусственных условий гипоксии. Наи­более доступный способ — упражнение с задержкой дыхания. Систе­матически физические нагрузки определенной мощности, связанные с анаэробной производительностью, обусловливают возникновение в тканях гииоксического состояния, которое с пбмощыо функциональ­ных систем организма при определенных условиях ликвидируется, тем самым эти системы, защищая организм, сами тренируются и со­вершенствуются. В результате положительный тренировочный эф­фект в борьбе с гипоксией формирует устойчивость тканей организма к гипоксии.

Итак, физические нагрузки оказывают двойной тренирующий эф­фект: повышают устойчивость к кислородному голоданию и, увеличи­вая мощность дыхательной и сердечно-сосудистой систем, способству­ют лучшей утилизации кислорода.

Дыхательная система может управляться человеком произвольно. Необходимо иметь в виду некоторые приемы управления. Специалис­ты рекомендуют в условиях относительного покоя дышать через нос и только при интенсивной физической работе дышать одновременно и через рот; во всех случаях выпрямления тела делать вдох, при сгиба­нии — выдох; в процессе выполнения циклических движений ритм дыхания приспосабливать к ритму движения, акцентируя внимание на выдохе; избегать необоснованных задержек дыхания и натуживания.

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

Развитие двигательных и вегетативных функций организ­ма у детей и совершенствование их у взрослых и пожилых людей свя­зано с двигательной активностью. Оздоровительное значение физи­ческой культуры общеизвестно. Имеется огромное количество иссле­дований, показывающих положительное влияние физических упраж­нений на опорно-двигательный аппарат, центральную нервную систему, кровоооращение, дыхание, выделение, обмен веществ, теплорегуляцию, органы внутренней секреции. Велико значение физических уп­ражнений и как средства лечения.

Концепция адаптации Селье неоднократно пересматривалась с более широких представлений и анализа экспери­ментальных данных, в том числе о роли в процессе адаптации нервной системы. Действие факторов, вызывающих развитие адаптационных механизмов организма, всегда было комплексным.

Человек может мигрировать, оказываться в равнинных или горных условиях, в условиях жары или холода, при" этом он оказывается свя­зан с особенностями питания, обеспечения водой, различными усло­виями индивидуального комфорта и цивилизации. Все это связано с развитием дополнительных механизмов адаптации, которые достаточ­но специфичны. В зависимости от силы воздействия раздражителей окружающей среды, условий и функционального состояния организма адаптивные факторы могут вызывать как благоприятные, так и небла­гоприятные реакции организма.

Систематическая тренировка формирует физиологические меха­низмы, расширяющие возможности организма, его готовность к адап­тации, что обеспечивает в различные периоды (фазы) развертывания ириспособительных физиологических процессов. Известный спортив­ный физиолог, специалист по адаптации А.В. Коробков выделял не­сколько таких фаз: начальная, переходная, устойчивая, дезаптация и повторная адаптация. Под готовностью к адаптации понимается такое морфофункциональное состояние организма, которое обеспечивает ему успешное приспособление к новым условиям существования. Для готовности организма к адаптации и эффективности в ее осуществлении значительную роль играют факторы, укрепляющие общее состоя­ние организма, стимулирующие его неспецифическую резистентность (устойчивость): 1) рациональное питание; 2) обоснованный режим; 3) адаптирующие медикаментозные средства; 4) физическая трени­ровка; 5) закаливание.