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

Сердце- самый тренируемый орган, он чутко реагирует на мышечные нагрузки. При физической нагрузке границы возможностей сердца к приспособлению расширяются, увеличивается масса сердечной мышцы. Предельная частота сердечных сокращений при больших физических нагрузках находится на уровне 200-240 уд/мин. Под влиянием мышечной работы изменения сердечной деятельности обычно совершаются в два этапа. Первый из них соответствует периоду врабатывания. В это время любой параметр кардиодинамики последовательно изменяет свое значение от величины покоя до величины, свойственной данному объему работы. Второй этап характеризуется новым установившимся режимом сердечной деятельности, который в литературе обозначается как устойчивое состояние.

ЧСС не постоянна и колеблется в течение суток. Она зависит от таких факторов, как функциональное состояние, возраст, пол, положение тела, условия окружающей среды, объем и интенсивность физической нагрузки, уровень физической кондиции. У регулярно занимающихся ФУ и спортом ЧСС составляет 40-65 уд/мин.

Величина сдвигов в ЧСС используется как тест для определения интенсивности работы и работоспособности. При этом (по Фомину Н.А.): при работе умеренной мощности ЧСС составляет 130-140 уд/мин; при работе большой мощности 150-160 уд/мин; при околопредельной и предельной мощности 180+10 уд/мин.

В.Л. Карпман и другие считают возможным выделить по уровню физической работоспособности, определяемой тестом PWC170, три группы спортсменов: с нормальной работоспособностью (около 1000кгм/м), повышенной (от 1200 до 1700кгм/м) и очень высокой (2000кгм/м и более).

Потребление кислорода растет в линейной зависимости ЧСС. В такой зависимости потребление кислорода и энергопроизводительность находятся только при частоте ЧСС от 95 до 180 уд/мин. При ЧСС 180 уд/мин и выше прямолинейная зависимость теряется. Чем выше тренированность организма, тем меньше его потребность в кислороде, необходимом для выполнения одной и той же работы. Однако эта закономерность становится заметна лишь при пульсе 130 уд/мин. Спортсмен в этом случае потребляет кислорода 43-49% от максимального уровня, а нетренированный до 60%. При пульсе 150 уд/мин у спортсмена потребление кислорода возрастает до 68% от максимального, при пульсе 165 уд/мин до 69-80%.

Эффективность кровенаполнения сердца резко снижаете при ЧСС 210-220 уд/мин (критическая ЧСС). При ЧСС 170-18 уд/мин. пульс становится малоэффективным в повышении кислородной производительности из-за снижения кислородного пульса, т.е. количества кислорода, потребляемого организмом каждый сердечный удар. С ЧСС тесно связана продолжительность выполняемой работы: при ЧСС 180-190 уд/мин работа, как правило, не может продолжаться более 10-15 мин, при ЧСС 165 уд/мин время работы составляет 40-50 мин, при ЧСС 100-150 уд/мин - до 90 мин.

Существенное значение для характеристики функционального состояния занимающихся физкультурой и спортом имеет уровень артериального давления. Различают максимальное (или систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка сердца (систолы) и минимальное (или диастолическое), которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы).

В норме у здорового человека в возрасте 18-40 лет в покое кровяное давление равно 120/70мм рт. ст. При удалении от сердца кровяное давление уменьшается, наибольшее давление отмечается в аорте. Самое низкое давление наблюдается в венах. Физическая работа (мышечная) способствует расширению кровеносных сосудов, снижению тонуса их стенок. Умственная работа, наоборот, как и нервно-эмоциональное напряжение, приводит к сужению сосудов, повышению тонуса их стенок и даже к спазмам. Такая реакция свойственна сосудам сердца и мозга. Длительное напряжение, не сбалансированное с активными движениями, может привести к нарушению питания этих важнейших органов и повышению кровяного давления, которое называется гипертонической болезнью. Пониженное кровяное давление в покое (гипотония) также свидетельствует о заболевании вследствие ослабления деятельности сердечной мышцы.

Занятия физкультурой и спортом положительно сказываются на состоянии кровяного давления. У высококвалифицированных спортсменов максимальное кровяное давление несколько ниже. Но этот эффект получается за счет расширения сети кровеносных сосудов и высокой их эластичности. К важнейшим показателям состояния кровообращения (гемодинамики) относят и такие показатели, как систолический и минутный объем крови.

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

Минутный объем крови- это количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца в течение одной минуты.

Систолический объем крови у спортсменов достигает 203мл, у нетренированных - 130 мл, минутный объем крови соответственно - 35-42л и 22-25л. Наибольший систолический объем крови отмечается при ЧСС 130—180 уд/мин. При ЧСС более 180 уд/мин систолический объем крови начинает резко снижаться. Поэтому лучшим тренировочным эффектом для сердца является нагрузка в зоне 130-180 уд/мин. При интенсивной физической нагрузке сердце в полной мере не может обеспечить питанием работающие органы, следовательно, организм не может проявить необходимую работоспособность Нетренированный человек не может длительно выполнять физические интенсивные нагрузки (например, быстрый бег). Более того, такие нагрузки для нетренированных могут привести к обморочному состоянию, недостатку кислорода и питательных веществ.

В покое полный кругооборот кровь совершает за 21-22с., при физической нагрузке - за 8с. и меньше. Движению крови по венам способствует деятельность окружающих мышц (мышечный насос). Сокращаясь и расслабляясь, мышцы сдавливают вены и отпускают их, как бы проталкивая кровь по сосудам. Чем ритм сокращений мышц чаще, тем больше помощи оказывают они сердцу. Вот почему циклическая нагрузка (бег, ходьба, лыжи) очень полезна.

Высокая физическая работоспособность зависит также от дыхательной системы. При расширении полости грудной клетки в результате деятельности дыхательной мускулатуры в ней создается пониженное давление, и в легкие засасывается воздух - происходит вдох. При расслаблении дыхательной мускулатуры полость грудной клетки уменьшается, и воздух из легких выталкивается, т.е. происходит выдох. Таким образом, совершается обмен воздуха в легких. К дыхательной мускулатуре относятся диафрагма и наружные межреберные мышцы (в покое). При интенсивной физической работе в процесс дыхания включается ряд других мышц: зубчатые, лестничные, грудинно-ключично-сосцевидные и др. Следует отметить, что акт вдоха носит активный характер, а выдоха - пассивный. Но при интенсивной нагрузке в акте выдоха участвуют также мышцы брюшного пресса, внутренние межреберные и др.

Систематические физические нагрузки, занятия спортом укрепляют дыхательную мускулатуру, увеличивают объем и подвижность (экскурсию) грудной клетки. Различают внешнее дыхание, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ - из крови в атмосферу, и тканевое дыхание, при котором происходит потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты. Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межтканевую жидкость и затем в кровь. Кровь транспортирует его в легкие, из которых он уже выводится из организма. Частота дыхания в покое составляет 16-20 циклов в мин. Цикл содержит вдох, выдох и дыхательную паузу. У женщин частота дыхания на 1-2 цикла больше, чем у мужчин. Физические тренировки снижают частоту дыхания до 8-12 циклов в покое. Физические нагрузки увеличивают частоту дыхания у борцов, лыжников до 20-28 циклов, у пловцов - до 36-45 циклов в мин.

Дыхательный объем (ДО)- количество воздуха, проходящее через легкие за один цикл дыхания. В покое ДО находится в пределах 350-800 мл. При физической нагрузке - до 2,5л и более. Величина ДО зависит от степени тренированности.

Легочная вентиляция (ЛВ) - объем воздуха, который проходит через легкие за одну минуту. В покое ЛВ составляет 5-9л. При физической нагрузке ЛВ может увеличиваться. Например, при ДО 2,5л и частоте дыхания 75 раз/мин величина ЛВ составляет 187,5 литра, т.е. увеличивается в 25 раз по сравнению с состоянием покоя.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после максимального вдоха. Средняя величина ЖЕЛ составляет у мужчин 3800-4200мл, у женщин - 3000-3500мл. При физической тренировке ЖЕЛ увеличивается и может достигать 7000мл у мужчин и 5000мл у женщин.

Кислородный запрос- количество кислорода, необходимое организму для окислительных процессов. В покое для обеспечения жизнедеятельности организма требуется 250-300мл кислорода. Во время работы кислородный запрос увеличивается до 20 раз. Например, при беге на 5км величина кислородного запроса у спортсменов достигает 5-6л/мин.

Потребление кислорода — количество кислорода, фактически использованного организмом в покое или при выполнении какой-либо работы за одну минуту.

Максимальное потребление кислорода (МПК) - наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предельно тяжелой для него работе. МПК является важным критерием оценки функционального состояния дыхания и кровообращения. У не занимающихся предел МПК находится на уровне 2-3л/мин, у спортсменов высокого класса может достигать: у женщин 4л/мин и более, мужчин 6л/мин и более.

Абсолютная величина МПК зависит также от массы тела, поэтому для более точного определения МПК рассчитывается на один килограмм массы. Нормальным показателем для здоровья будет потребление кислорода на 1кг массы для женщин 42мл/мин, у мужчин - 50мл/мин. Максимальное потребление кислорода является показателем получения необходимой энергии. Считается, что для повышения уровня аэробной производительности следует выполнять тренировочные нагрузки с ЧСС 150-180 уд/мин.

Кислородный долг- количество кислорода, необходимое для окисления продуктов обмена веществ, накопившихся при физической нагрузке. После окончания работы суммарный кислородный долг ликвидируется. У нетренированных людей предел кислородного долга не превышает 10л, а у тренированных может составлять 20л и более. Кислородный долг возникает тогда, когда его запрос выше потолка потребления. Например, при беге на 5000м кислородный запрос у спортсменов при пробегании этой дистанции за 14 мин равен 7 л/мин, а потолок потребления у данного спортсмена - 5,3л, следовательно, в организме каждую минуту возникает кислородный долг, равный 1,7л.

Когда в клетки тканей поступает меньше кислорода, чем нужно для полного обеспечения потребности в энергии, наступает кислородное голодание или гипоксия. Кратковременная гипоксия возникает, когда резко возрастает потребность в кислороде в связи с чрезвычайной физической активностью (тяжелый физический труд, перенапряжение при занятиях спортом). Гипоксияможет быть острой, развивающейся от нескольких секунд до десятков минут, и хронической, продолжающейся месяцами и годами. Гипоксия возникает, например, при подъеме на высоту, при опускании в шахту или под воду, при закупорке дыхательных путей инородными телами (асфиксия), при возникновении патологических процессов в легких и бронхах. Острая гипоксия наблюдается при массивной кровопотере, инфаркте миокарда и других тяжелых формах заболеваний. Хроническая гипоксия может развиваться при патологических изменениях в легочной ткани (например, при эмфиземе легких, пороках сердца и др.) и, как правило, связана с нарушением дыхательной функции или слабости сердечной деятельности.

Наиболее радикальное средство борьбы с гипоксией - это регулярные занятия физическими упражнениями, которые позволяют приучить организм к недостатку кислорода. В спорте в методике подготовки спортсменов специально используют высокогорье. Во всех случаях проявления гипоксии больному (занимающемуся) нужен доступ чистого воздуха, а если есть возможность кислорода. При появлении признаков острой гипоксии необходима квалифицированная медицинская помощь.

К органам пищеварения относятся ротовая полость, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкие и толстые кишки (физическая и химическая переработка питательных веществ).

Органы выделения осуществляют функцию поддержания оптимальных отношений с внешней средой и сохранения внутренней среды организма. К органам выделения относятся: желудочно-кишечный тракт, легкие, почки, потовые, сальные, слезные и некоторые другие железы.

Опорно-двигательный аппарат (ОДА) обеспечивает двигательные локомоции и состоит из мышц, связок, костей и мышечных сухожилий. Почти все соединяющиеся между собой связками и мышечными сухожилиями кости человека образуют суставы. Главная функция суставов - осуществление движений, кроме того, они выполняют роль демпферов (тормозов), гасящих энергию движения. Физическая нагрузка увеличивает прочность суставов, повышает эластичность связок и сухожилий, увеличивает их гибкость. Отсутствие движений разрыхляет суставный хрящ, изменяет суставную поверхность.

Гипокинезия – недостаточность объема движений вследствие малой подвижности.

Гиподинамия – совокупность отрицательных морфо-функциональных изменений в организме вследствие длительной гипокинезии.

Мышечная система обеспечивает возможность движения и перемещения человека, придает вертикальное положение телу, фиксацию внутренних органов в определенном положении, дыхательные движения, усиление кровоснабжения и лимфообращения (мышечный насос), теплорегуляцию человека, взаимодействие человека с внешней средой и т.д. У человека более 600 мышц. Они составляют 35-40% массы тела.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: