Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Октября 2012 в 17:07, курс лекций
Не зная строения организма человека, особенности процессов жизнедеятельности в отдельных его органах, системах органов и в целостном организме, нельзя обучать, воспитывать и лечить человека, а также обеспечить его физическое совершенствование.
При физической работе этот объем достигает 50 л. Максимальный показатель может достигать 187,5 л при дыхательном объеме 2,5 л и частоте дыхания 75 дыхательных циклов в 1 мин.
Кислородный запрос — количество кислорода, необходимое организму для обеспечения процессов жизнедеятельности в различных условиях покоя или работы в 1 мин. В покое в среднем кислородный запрос равен 200-300 мл. При беге на 5 км, например, он увеличивается в 20 раз и становится равным 5000-6000 мл. При беге на 100 м за 12 с, при пересчете на 1 мин кислородный запрос увеличивается до 7000 мл.
Суммарный, или общий, кислородный запрос — это количество кислорода, необходимое для выполнения всей работы.
В состоянии покоя человек потребляет 250-300 мл кислорода в 1 мин. При мышечной работе эта величина возрастает тем больше, чем работа тяжелее.
Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить в минуту при определенно-интенсивной мышечной работе, называется максимальным потреблением кислорода (МПК). Работа, при которой человек достигает своего МПК, должна длиться не менее 3 мин. МПК зависит от состояния сердечнососудистой и дыхательной систем, кислородной емкости крови, активности протекания процессов обмена веществ и других факторов.
Для каждого человека существует индивидуальный предел МПК, выше которого потребление кислорода невозможно. У людей, не занимающихся спортом, МПК равно 2,0-3,5 л/мин, у спортсменов-мужчин может достигать 6 л/мин и более, у женщин — 4 л/мин и более.
Величина МПК характеризует функциональное состояние дыхательной и сердечно-сосудистой систем, степень тренированности организма к длительным физическим нагрузкам.
Абсолютная величина МПК зависит также от размеров тела, поэтому для ее более точного определения рассчитывают относительное МПК на 1 кг массы тела.
Для оптимального уровня здоровья необходимо обладать способностью потреблять кислород на 1 кг массы тела: женщинам не менее 42, мужчинам — не менее 50 мл.
МПК является показателем аэробной (кислородной) производительности организма. Аэробная производительность — это способность человека совершать очень тяжелую работу, обеспечивая свои энергетические расходы за счет кислорода, поглощаемого непосредственно во время работы. Установлено, что даже хорошо тренированный человек может работать при потреблении кислорода на уровне 90—95% от своего МПК не более 10—15 мин.
Для повышения аэробной производительности обычно используется работа, вызывающая частоту сердечных сокращений, равную 150—180 в 1 мин.
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. 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.
Существует точная зависимость между мощностью работы, количеством энергии, которую должны выделить химические вещества, и количеством кислорода, необходимым для восстановления этих веществ. То количество кислорода, которое требуется для осуществления данной работы, называется кислородным запросом.
Различают два вида кислородного запроса: 1 —суммарный кислородный запрос, т. е. количество кислорода, необходимое для совершения всей работы, например для пробегания какой-либо дистанции; 2 — минутный кислородный запрос — количество кислорода, требующееся для выполнения работы в каждую минуту.
При определении кислородного запроса учитывается только тот кислород, который потребляется сверх уровня покоя и, следовательно, идет на выполнение работы. Чем выше мощность работы, тем больше минутный кислородный запрос. Например, бег на 800 м по мощности, т. е. по скорости передвижения, значительно превышает марафонский бег. Минутный кислородный запрос при нем составляет 12—15 л, а при марафонском беге — всего около 3—4л.
Суммарный кислородный запрос тем больше, чем длительнее работа. Так, при беге на 800 м он равен 25—30 л, а на преодоление марафонской дистанции требуется 450—500 л кислорода. При работе большой мощности минутный кислородный запрос может достигать 15—20 л в 1 мин. и более. Однако максимум потребления кислорода за 1 мин. не превышает 6—7 л даже у спортсменов международного класса.
Можно ли выполнять работу, если минутный кислородный запрос превышает МПК? Чтобы ответить на этот вопрос, надо вспомнить, для чего используется кислород при мышечной работе. Выше уже говорилось о том, что он необходим для восстановления богатых энергией химических веществ, обеспечивающих мышечное сокращение. Кислород обычно взаимодействует с глюкозой, и она, окисляясь, освобождает энергию. Но глюкоза может расщепляться и без кислорода, т. е. анаэробным путем, при этом тоже выделяется энергия. Следовательно, работа мышц может быть обеспечена и при недостаточном поступлении кислорода в организм. Однако в этом случае образуются продукты обмена веществ, главным образом кислоты, изменяющие рН внутренней среды организма. При накоплении слишком большого количества этих продуктов человек бывает вынужден прекратить работу. Для ликвидации этих продуктов обмена тоже нужен кислород, ибо они разрушаются путем окисления. Но окисление это может происходить уже после окончания работы, в восстановительном периоде.
Таким образом, часть энергии, необходимой для восстановления веществ, обеспечивающих мышечные сокращения, может быть получена без кислорода. Образующиеся при этом продукты обмена окисляются уже после финиша. То количество кислорода, которое требуется для окисления продуктов обмена, образовавшихся при физической работе, называется кислородным долгом.
Кислородный долг — разница между кислородным запросом и количеством кислорода, которое потребляется во время работы. Например, при беге на 5000 м за 14 мин кислородный запрос равен 7 л/мин, а предел (потолок) МПК у данного спортсмена — 5,3 л/мин; следовательно, в организме каждую минуту возникает кислородный долг, равный 1,7 л кислорода, т.е. такое количество кислорода, которое необходимо для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической работе.
Величина максимально возможного суммарного долга имеет предел (потолок). У нетренированных людей он находится на уровне 4-7 л кислорода, у тренированных — может достигать 20-22 л.
В зависимости от длительности и интенсивности работы на его ликвидацию уходит от нескольких минут до полутора часов.
Физическая тренировка способствует адаптации тканей к гипоксии (недостатку кислорода), повышает способность клеток тела к интенсивной работе при недостатке кислорода, анаэробную производительность организма.
Анаэробной производительностью называют способность человека работать в условиях недостатка кислорода за счет анаэробных источников энергии. Анаэробную производительность можно измерит, определяя величину максимально возможного кислородного долга.
Различают две части кислородного долга. Первая, называемая алактатной, идет на восстановление креатинфосфата. Величина этой части кислородного долга у спортсменов может составлять 2—4 л. Вторая, большая, часть, кислородного долга идет на ликвидацию накопившейся в крови при работе молочной кислоты. Эту долю кислородного долга называют лактатной (лактаты— соли молочной кислоты). Молочная кислота в восстановительном периоде после работы частично окисляется, частично используется для образования гликогена в печени и мышцах.
Высокая анаэробная производительность должна быть у спортсменов, работа которых лежит в пределах субмаксимальной мощности. С увеличением длины дистанции роль анаэробной производительности для достижения высокого спортивного результата снижается.
Выше уже говорилось, что основную долю кислородного долга составляет его лактатная часть, обусловленная накоплением в крови молочной кислоты. Содержание ее может доходить до 300 мг в 100 мл крови (в покое 10—15 мг). Чтобы продолжать работу при наличии в крови такого количества молочной кислоты, организм должен иметь мощные буферные системы. И действительно, у спортсменов, обладающих высокой анаэробной производительностью, мощность буферных систем крови и других тканей повышена. Но все же буферные системы не всегда могут полностью нейтрализовать кислые продукты обмена веществ, поступающие в кровь. Тогда возникает сдвиг рН крови в кислую сторону. Чтобы спортсмен мог выполнять работу большой мощности в условиях резких изменений во внутренней среде, его ткани должны быть приспособлены к работе при недостатке кислорода и низком рН. Такое приспособление тканей служит одним из главных факторов, обеспечивающих высокую анаэробную производительность.
Гипокинезия и гиподинамия
Гипокинезия (греч. hypo — понижение, уменьшение, недостаточность; kinesis — движение) — особое состояние организма, обусловленное недостаточностью двигательной активности. В ряде случаев это состояние приводит к гиподинамии. Гиподинамия (греч. hypo — понижение; dynamis — сила) — совокупность отрицательных морфо-функциональных изменений в организме вследствие длительной гипокинезии. Это атрофические изменения в мышцах, общая физическая детренированность, детренированность сердечно-сосудистой системы, понижение ортостатической устойчивости, изменение водно-солевого баланса, системы крови, деминерализация костей и т.д. В конечном счете снижается функциональная активность органов и систем, нарушается деятельность регуляторных механизмов, обеспечивающих их взаимосвязь, ухудшается устойчивость к различным неблагоприятным факторам; уменьшается интенсивность и объем афферентной информации, связанной с мышечными сокращениями, нарушается координация движений, снижается тонус мышц (тургор), падает выносливость и силовые показатели. Наиболее устойчивы к развитию гиподинамических признаков мышцы антигравитационного характера (шеи, спины). Мышцы живота атрофируются сравнительно быстро, что неблагоприятно сказывается на функции органов кровообращения, дыхания, пищеварения. В условиях гиподинамии снижается сила сердечных сокращений в связи с уменьшением венозного возврата в предсердия, сокращаются минутный объем, масса сердца и его энергетический потенциал, ослабляется сердечная мышца, снижается количество циркулирующей крови в связи с застаиванием ее в депо и капиллярах. Тонус артериальных и венозных сосудов ослабляется, падает кровяное давление, ухудшаются снабжение тканей кислородом (гипоксия) и интенсивность обменных процессов (нарушения в балансе белков, жиров, углеводов, воды и солей). Уменьшается жизненная емкость легких и легочная вентиляция, интенсивность газообмена. Все это сопровождается ослаблением взаимосвязи двигательных и вегетативных функций, неадекватностью нервно-мышечных напряжений. Таким образом, при гиподинамии в организме создается ситуация, чреватая «аварийными» последствиями для его жизнедеятельности. Если добавить, что отсутствие необходимых систематических занятий физическими упражнениями связано с негативными изменениями в деятельности высших отделов головного мозга, его подкорковых структурах ц образованиях, то становится понятно, почему снижаются общие защитные силы организма и возникает повышенная утомляемость, нарушается сон, снижается способность поддерживать высокую умственную или физическую работоспособность.
Системы пищеварения и выделения.
Пищеварение представляет собой сложный процесс, благодаря которому пища, поступающая в пищеварительный тракт, подвергается физическим и химическим изменениям, а содержащиеся в ней питательные вещества всасываются в кровь (или лимфу) и транспортируются в другие органы.
Органы пищеварения и выделения
Пищеварение. Процесс пищеварения начинается в ротовой полости, где в течение 15—18 с осуществляется физическая и химическая обработка пищи: перемешивание, измельчение, смачивание слюной, воздействие слюнных ферментов. Затем через пищевод пища поступает в желудок и в течение 6—10 ч подвергается дальнейшей физической и химической обработке. За счет работы гладкой мускулатуры желудка пища перетирается, перемешивается, на нее воздействует желудочный сок. Дальнейшая химическая обработка отдельных порций пищевой массы продолжается в двенадцатиперстной кишке, куда поступает сок поджелудочной железы и желчь, вырабатываемая печенью. Пищеварительные соки двенадцатиперстной кишки продолжают расщеплять питательные вещества в тонком кишечнике, где в основном заканчивается переваривание пищи и всасывание питательных веществ в кровь. Дополнительное частичное расщепление невсосавшихся продуктов переваривания белка происходит в толстом кишечнике. Эффективность процесса переваривания пищи зависит от того, насколько оптимально количество выделяемых пищеварительных соков и какова активность перистальтических, продвигающих движений мышц желудка и кишечника.
Систематически выполняемые
Выделение. При мышечной деятельности значительна роль органов выделения, которые выполняют функцию сохранения внутренней среды организма. Желудочно-кишечный тракт выводит остатки непереваренной пищи, слизи, желчных пигментов, бактерий; через легкие удаляются газообразные продукты обмена веществ (например углекислота); сальные железы, выделяя кожное сало, образуют защитный, смягчающий слой на поверхности тела; слезные железы обеспечивают влагу, смачивающую слизистую глазного яблока. Однако основная роль в освобождении организма от конечных продуктов обмена веществ принадлежит почкам, потовым железам и легким. Почки поддерживают в организме необходимую концентрацию воды, солей и ряда других веществ; регулируют кислотно-щелочное равновесие и осмотическое давление в тканях; выводят конечные продукты белкового обмена; вырабатывают гормон реннин, влияющий на тонус кровеносных сосудов. При больших физических нагрузках потовые железы и легкие существенно помогают почкам осуществлять свои функции. В состоянии покоя через потовые железы выделяется 20—40 мл пота в час, а на марше со скоростью 5 км/ч, с грузом 10 кг выделение пота может возрастать до 1700 мл/час. В зависимости от окружающей температуры и интенсивности двигательной деятельности отделение пота может колебаться от 0,5 до 3 л/сут, а у рабочих в горячих цехах в течение дня может достигать 10 литров. При этом существенно может меняться и качественный состав пота (при напряженной мышечной работе с потом выделяется молочная кислота, конечные продукты белкового обмена). Процессы теплообмена играют большую роль при различных видах мышечной деятельности. Постоянную температуру тела человека поддерживает специальная система теплорегуляции, состоящая из физических механизмов теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Наблюдаемый при мышечной работе подъем температуры тела на 1—1,5°С способствует более эффективному протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов и повышению работоспособности организма спортсмена. Однако у тренированного человека подъем температуры тела до 38—38,5°С может привести к тепловому удару.