Физическая культура студента главы 1-3 |
Страница 4 из 5 ГЛАВА 2. СОЦИАЛЬНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Медико-биологические и педагогические науки имеют дело с человеком как с существом не только биологическим, но и социальным. Социальность — спе-цифическая сущность человека, которая не упраздняет его биологической суб-станции, ведь биологическое начало человека — необходимое условие для формирования и проявления социального образа жизни. Между тем творят ис-торию, изменяют живой и неживой мир, созидают и разрушают, устанавливают мировые и олимпийские рекорды не организмы, а люди, человеческие лично-сти. Таким образом, социально-биологические основы физической культуры — это принципы взаимодействия социальных и биологических закономерностей в процессе овладения человеком ценностями физической культуры". Естественно-научные основы физической культуры — комплекс медико-биологических наук (анатомия, физиология, биология, биохимия, гигиена и др.). Анатомия и физиология — важнейшие биологические науки о строении и функциях человеческого организма. Человек подчиняется биологическим зако-номерностям, присущим всем живым существам. Однако от представителей животного мира он отличается не только строением, но развитым мышлением, интеллектом, речью, особенностями социально-бытовых условий жизни и об-щественных взаимоотношений. Труд и влияние социальной среды в процессе развития человечества повлияли на биологические особенности организма со-временного человека и его окружение. В основе изучения органов и межфунк-циональных систем человека принцип целостности и единства организма с внешней природной и социальной средой. Организм — слаженная единая само-регулирующаяся и саморазвивающаяся биологическая система, функциональ-ная деятельность которой обусловлена взаимодействием психических, двига-тельных и вегетативных реакций на воздействия окружающей среды, которые могут быть как полезными, так и пагубными для здоровья. Отличительная осо-бенность человека — сознательное и активное воздействие на внешние при-родные и социально-бытовые условия, определяющие состояние здоровья лю-дей, их работоспособность, продолжительность жизни и рождаемость (репро-дуктивность). Без знаний о строении человеческого тела, о закономерностях функционирования отдельных органов и систем организма, об особенностях протекания сложных процессов его жизнедеятельности нельзя организовать процесс формирования здорового образа жизни и физической подготовки насе-ления, в том числе и учащейся молодежи. Достижения медико-биологических наук лежат в основе педагогических принципов и методов учебно-тренировочного процесса, теории и методики физического воспитания и спор-тивной тренировки. 2.1. ОРГАНИЗМ КАК ЕДИНАЯ САМОРАЗВИВАЮЩАЯСЯ И САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯСЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Развитие организма осуществляется во все периоды его жизни — с мо-мента зачатия и до ухода из жизни. Это развитие называется индивидуальным, или развитием в онтогенезе. При этом различают два периода: внутриутробный (от момента зачатия и до рождения) и внеутробный (после рождения). Каждый родившийся человек наследует от родителей врожденные, гене-тически обусловленные черты и особенности, которые во многом определяют индивидуальное развитие в процессе его дальнейшей жизни. Оказавшись после рождения, образно говоря, в условиях автономного режима, ребенок быстро растет, увеличивается масса, длина и площадь поверх-ности его тела. Рост человека продолжается приблизительно до 20 лет] Причем у девочек наибольшая интенсивность роста наблюдается в период от 10 до 13, а у мальчиков от 12 до 16 лет. Увеличение массы тела происходит практически параллельно с увеличением его длины и стабилизируется к 20—25 годам. 'Необходимо отметить, что за последние 100—150 лет в ряде стран - на-блюдается раннее морфофункциональное развитие организма у детей и подро-стков. Это явление называют акселерацией (лат. acceleratio — ускорение), оно связано не только с ускорением роста и развития организма вообще, но и с бо-лее ранним наступлением периода половой зрелости, ускоренным развитием сенсорных (лат. sensus — чувство), двигательных координации и психических функций. Поэтому границы между возрастными периодами достаточно услов-ны и это связано со значительными индивидуальными различиями, при кото-рых «физиологический» возраст и «паспортный» не всегда совпадают. Как правило, юношеский возраст (16—21 год) связан с периодом созре-вания, когда все органы, их .системы и аппараты достигают своей мор-фофункциональной зрелости. Зрелый возраст (22—60 лет) характеризуется не-значительными изменениями строения тела, а функциональные возможности этого достаточно продолжительного периода жизни во многом определяются особенностями образа жизни, питания, двигательной активности. Пожилому возрасту (61—74 года) и старческому (75 лет и более) свойственны физиологи-ческие процессы перестройки: снижение активных возможностей организма и его систем — иммунной, нервной, кровеносной и др. Здоровый образ жизни, активная двигательная деятельность в процессе жизни существенно земедляют процесс старения. Г В основе жизнедеятельности организма лежит процесс ав-томатического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации ме-ханизмов, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз). Гомеостаз — совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.). Этот процесс обеспечивается сложной системой координированных приспособительных механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, воздействующих на организм как из внешней, так и из внутренней среды, Они позволяют сохранять постоянство со-става, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, несмот-ря на изменения во внешнем мире и физиологические сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма! В нормальном состоянии колебания физиологических и биохимических констант происходят в узких гомеостатиче-ских границах, и клетки организма живут в относительно постоянной среде, так как они омываются кровью, лимфой и тканевой жидкостью, щостоянство физи-ко-химического состава поддерживается благодаря саморегуляции обмена ве-ществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиоло-гических процессов. Организм — сложная биологическая система. Все его органы связаны между собой и взаимодействуют. Нарушение деятельности одного органа при-водит к нарушению деятельности других. Огромное количество клеток, каждая из которых выполняет свои, прису-щие только ей функции в общей структурно-функциональной системе организ-ма, снабжаются питательными веществами и необходимым количеством ки-слорода для того, чтобы осуществлялись жизненно необходимые процессы энергообразования, выведения продуктов распада, обеспечения различных био-химических реакций жизнедеятельности и т.д. Эти процессы происходят благо-даря регуляторным механизмам, осуществляющим свою деятельность через нервную, кровеносную, дыхательную, эндокринную и другие системы орга-низма. 2.2. АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ОСНОВНЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА Понятие о клетке, тканях органов и систем организма. Строение те-ла человека подобно строению наземных позвоночных. Особенно много обще-го" у человека и высших млекопитающих. Сходство проявляется в строении скелета, внутренних органов, нервной системы и подтверждается общностью эмбрионального развития. По зоологической классификации человек относится к числу хордовых, подтипу позвоночных, классу млекопитающих, отряду при-матов, семейству людей, виду «человек разумный», подвиду «современный». Организм — единая, целостная, сложно устроенная саморегулирующаяся жи-вая система, состоящая из органов и тканей. Органы построены из тканей, тка-ни состоят из клеток и межклеточного вещества. Клетка — элементарная, уни-версальная единица живой материи — имеет упорядоченное строение, обладает возбудимостью и раздражимостью, участвует в обмене веществ и энергии, спо-собна к росту, регенерации (восстановлению), размножению, передаче генети-ческой информации и приспособлению к условиям среды. Клетки разнообраз-ны по форме, различны по размеру, но все имеют общие биологические при-знаки строения — ядро и цитоплазму, которые заключены в клеточную оболоч-ку. Межклеточное вещество — это продукт жизнедеятельности клеток, оно со-стоит из основного вещества и расположенных в нем волокон соединительной ткани. В организме человека более 100 триллионов клеток. Совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее проис-хождение, одинаковое строение и функции, называется тканью. По морфоло-гическим и физиологическим признакам различают четыре вида ткани: эпите-лиальную (выполняет покровную, защитную, всасывательную, выделительную и секреторную функции); соединительную (рыхлая, плотная, хрящевая, костная и кровь); мышечную (поперечно-полосатая, гладкая и сердечная); нервную (со-стоит из нервных клеток, или нейронов, важнейшей функцией которых являет-ся генерирование и проведение нервных импульсов). Орган — это часть целостного организма, обусловленная в виде комплек-са тканей, сложившегося в процессе эволюционного развития и выполняющего определенные специфические функции; В создании каждого органа участвуют все четыре вида тканей, но лишь одна из них является рабочей. Так, для мышцы основная рабочая ткань — мышечная, для печени — эпителитальная, для нерв-ных образований — нервная. Совокупность органов, выполняющих общую для них функцию, называют системой органов (пищеварительная, дыхательная, сердечно-сосудистая, половая, мочевая и др.) и аппаратом органов (опорно-двигательный, эндокринный, вестибулярный и др.). 2.3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА 2.3.1. КОСТНАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ФУНКЦИИ Общий обзор скелета Скелет (греч. sceleton — высохший, высу-человека шенный) — комплекс костей, различных по форме и величине. У че-ловека более 200 костей (85 парных и 36 непарных), которые в зависимости от формы и функции делятся на: трубчатые (кости конечностей); губчатые (выпол-няют в основном защитную и опорную функции — ребра, грудина, позвонки и др.); плоские (кости черепа, таза, поясов конечностей); смешанные (основание черепа). В каждой кости содержатся все виды тканей, но преобладает костная, представляющая разновидность соединительной ткани. В состав кости входят органические и неорганические вещества. Неорганические (65—70% сухой массы кости) — это в основном фосфор и кальций. Органические (30—35%) — это клетки кости, коллагеновые волокна. Эластичность, упругость костей зави-сит от наличия в них органических веществ, а твердость обеспечивается мине-ральными солями. Сочетание органических веществ и минеральных солей в живой кости придает ей необычайную крепость и упругость, которые можно сравнить с твердостью и упругостью чугуна, бронзы или меди. Кости детей бо-лее эластичны и упруги — в них преобладают органические вещества, кости же пожилых людей более хрупки — они содержат большое количество неоргани-ческих соединений. На рост и формирование костей существенное влияние показывают соци-ально-экологические факторы: питание, окружающая среда и т.д. Дефицит пи-тательных веществ, солей или нарушение обменных процессов, связанных с синтезом белка, незамедлительно отражаются на росте костей. Недостаток ви-таминов С, D, кальция или фосфора нарушает естественный процесс обызвест-вления и синтеза белка в костях, делает их более хрупкими. На изменение кос-тей влияют и физические нагрузки. При систематическом выполнении значи-тельных по объему и интенсивности статических и динамических упражнений кости становятся более массивными, в местах прикрепления мышц формиру-ются хорошо выраженные утолщения — костные выступы, бугры и гребни. Происходит внутренняя перестройка компактного костного вещества, увеличи-ваются количество и размеры костных клеток, кости становятся значительно прочнее. Правильно организованная физическая нагрузка при выполнении си-ловых и скоростно-силовых упражнений способствует замедлению процесса старения костей. Скелет человека (рис. 2.1) состоит из позвоночника, черепа, грудной клетки, поясов конечностей и скелета свободных конечностей. Рис. 2.1. Скелет человека. Вид спереди: 1 — череп, 2 — позвоночный столб, 3 — ключица, 4 — ребро, 5 — грудина, б — плечевая кость, 7 — лучевая кость, 8 — локтевая кость, 9 — кости запястья, 10 — пястные кости, 11 — фаланги пальцев кисти, 12 — подвздошная кость, 13 — крестец, 14 — лобковая кость, 15 — седалищная кость, 16 — бедренная кость, 17 — надколенник, 18 — большая берцовая кость, 19 — маалоберцоная кость. 20 — кости предплюсны, 21 — плюсневые кости, 22 — фаланги пальцев стоны Позвоночник, состоящий из 33—34 позвонков, имеет пять отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5), копчиковый (4—5). Позвоночный столб позволяет совершать сгибания вперед и назад, в стороны, вращательные движения вокруг вертикальной оси. В норме он имеет два изгиба вперед (шейный и поясничный лордозы) и два изгиба назад (грудной и крестцовый кифозы). Названные изгибы имеют функциональное значение при выполнении различных движений (ходьба, бег, прыжки, кувырки и т.д.), они ослабляют толчки, удары и т.п., выполняя роль амортизатора. Грудная клетка образована 12 грудными позвонками, 12 парами ребер и грудной костью (грудиной), она защищает сердце; легкие, печень и часть пи-щеварительного тракта; объем грудной клетки может изменяться в процессе дыхания при сокращении межреберных мышц и диафрагмы. Череп защищает от внешних воздействий головной мозг и центры орга-нов чувств. Он состоит из 20 парных и непарных костей, соединенных друг с другом неподвижно, кроме нижней челюсти. Череп соединяется с позвоночни-ком при помощи двух мыщелков затылочной кости с верхним шейным позвон-ком, имеющим соответствующие суставные поверхности. Скелет верхней конечности образован плечевым поясом, состоящим из двух лопаток и двух ключиц, и свободной верхней конечностью, включающей плечо, предплечье и кисть. Плечо — это одна плечевая трубчатая кость; предплечье образовано лучевой и локтевой костями; скелет кисти делится на запястье (8 костей, расположенных в два ряда), пястье (5 коротких трубча-тых костей) и фаланги пальцев (14 фаланг). Скелет нижней конечности образован тазовым поясом (2 тазовых кости и крестец) и скелетом свободной нижней конечности, который состоит из трех основных отделов — бедра (одна бедренная кость), голени (большая и малая берцовые кости) и стопы (предплюсна — 7 костей, плюсна — 5 костей и 14 фаланг). Рис. 2.2. Схема строения сустава: 1 — надкостница, 2 — кость, 3 — суставная капсула, 4 — суставной хрящ, 5 — суставная полость Все кости скелета соединены посредством суставов, связок и сухожилий. Суставы (рис. 2.2) — подвижные соединения, область соприкосновения костей в которых покрыта суставной сумкой из плотной соединительной ткани, срастающейся с надкостницей сочленяющихся костей. Полость суставов герме-тично закрыта, она имеет небольшой объем, зависящий от формы и размеров сустава. Суставная жидкость уменьшает трение Между поверхностями при движении, эту же функцию выполняет и гладкий хрящ, покрывающий суставные поверхности. В суставах могут происходить сгибание, разгибание, приведение, отведение, вращение. Итак, опорно-двигательный аппарат состоит из костей, связок, мышц, мышечных сухожилий. Большинство сочленяющихся костей соединены связ-ками и мышечными сухожилиями, образуя суставы конечностей, позвоночника и др. Основные функции — опора и перемещение тела и его частей в простран-стве. Главная функция суставов — участвовать в осуществлении движений. Они выполняют также роль демпферов, гасящих инерцию движения и позво-ляющих мгновенно останавливаться в процессе движения. При систематиче-ских занятиях физическими упражнениями и спортом суставы развиваются и укрепляются, повышается эластичность связок и мышечных сухожилий, увели-чивается гибкость. И наоборот, при отсутствии движений разрыхляется сустав-ный хрящ и изменяются суставные поверхности, сочленяющиеся кости, появ-ляются болевые ощущения, возникают воспалительные процессы. В условиях нормальной физиологической деятельности и двигательной активности суставы долго сохраняют объем (амплитуду) движений и медленно подвергаются старению. Но чрезмерные физические нагрузки пагубно сказы-ваются на строении и функциях суставов: суставные хрящи могут истончаться, суставная капсула и связки скле-розируются, по периферии образуются костные выступы и т.д. Иными словами, морфологические изменения в суставах приводят к функциональным ограниче-ниям подвижности в суставах и уменьшению амплитуды движений. 2.3.2. МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ФУНКЦИИ (СТРОЕНИЕ, ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ МЫШЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ, ОБЩИЙ ОБЗОР СКЕЛЕТНОЙ МУСКУЛАТУРЫ) Существует два вида мускулатуры: гладкая (непроизвольная) и попереч-но-полосатая (произвольная). Гладкие мышцы расположены в стенках крове-носных сосудов и некоторых внутренних органах. Они сужают или расширяют сосуды, продвигают пищу по желудочно-кишечному тракту, сокращают стенки мочевого пузыря. Поперечно-полосатые мышцы — это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела. К поперечно-полосатым мышцам относится также и сердечная мышца, автоматически обеспечивающая ритмическую работу сердца на протяжении всей жизни. Основа мышц — бел-ки, составляющие 80—85% мышечной ткани (исключая воду). Главное свойст-во мышечной ткани — сократимость, она обеспечивается благодаря сократи-тельным мышечным белкам — актину и миозину. Мышечная ткань устроена очень сложно. Мышца имеет волокнистую структуру, каждое волокно — это мышца в миниатюре, совокупность этих во-локон и образуют мышцу в целом. Мышечное волокно, в свою очередь, состоит из миофибрилл. Каждая миофибрилла разделена на чередующиеся светлые и темные участки. Темные участки — протофибриллы состоят из длинных цепо-чек молекул миозина, светлые образованы более тонкими белковыми нитями актина. Когда мышца находится в несокращенном (расслабленном) состоянии, нити актина и миозина лишь частично продвинуты относительно друг друга, причем каждой нити миозина противостоят, окружая ее, несколько' нитей акти-на. Более глубокое продвижение относительно друг друга обусловливает уко-рочение (сокращение) миофибрилл отдельных мышечных волокон и всей мышцы в целом (рис. 2.3). К мышце подходят и от нее отходят (принцип рефлекторной дуги) мно-гочисленные нервные волокна (рис. 2.4). Двигательные (эфферентные) нервные волокна передают импульсы от головного и спинного мозга, приводящие мыш-цы в рабочее состояние; чувствительные волокна передают импульсы в обрат-ном направлении, информируя центральную нервную, систему о деятельности мышц. Через симпатические нервные волокна осуществляется регуляция об-менных процессов в мышцах, посредством чего их деятельность приспосабли-вается к изменившимся условиям работы, к различным мышечным нагрузкам. Каждую мышцу пронизывает разветвленная сеть капилляров, по которым по-ступают необходимые дли жизнедеятельности мышц вещества и выводятся продукты обмена. Скелетная мускулатура. Скелетные мышцы входят в структуру опорно-двигательного аппарата, крепятся к костям скелета и при сокращении приводят в движение отдельные звенья скелета, рычаги. Они участвуют в удержании по-ложения тела и его частей в пространстве, обеспечивают движения при ходьбе, беге, жевании, глотании, дыхании и т.д., вырабатывая при этом тепло. Скелет-ные мышцы обладают способностью возбуждаться под влиянием нервных им-пульсов. Возбуждение проводится до сократительных структур (миофибрилл), которые, сокращаясь, выполняют определенный двигательный акт — движение или напряжение. Рис. 2.3. Схематическое изображение мышцы. Мышца (Л) состоит из мышечных волокон (Б), каждое из них — из миофибрилл (В). Миофибрилла (Г) составлена из толстых и тонких миофиламентов (Д). На рисунке показан один саркомер, ограниченный с двух сторон линиями: 1 — изотропный диск, 2 — анизо-тропный диск, 3 — участок с меньшей анизотропностью. Поперечный сред мнофибриллы (4), дающий представление о гексагональиом распределении толстых и тонких мнофиламсн-тов Рис. 2.4. Схема простейшей рефлекторной дуги: 1 — аффрерентный (чувствительный) нейрон, 2 — спинномозговой узел, 3 — вставоч-ный нейрон, 4 .- серое вещество спинного мозга, 5 — эфферентный (двигательный) нейрон, 6 — двигательное нервное окончание в мышцах; 7 — чувствительное нервное окончание в ко-же Напомним, что вся скелетная мускулатура состоит из поперечно-полосатых мышц. У человека их насчитывается около 600 и большинство из них — парные. Их масса составляет 35—40% общей массы тела взрослого че-ловека. Скелетные мышцы снаружи покрыты плотной со-единительнотканной оболочкой. В каждой мышце различают активную часть (тело мышцы) и пас-сивную (сухожилие). Мышцы делятся на длинные, короткие и широкие. Мышцы, действие которых направлено противоположно, называются антагонистами, однонаправленно — синергистами. Одни и те же мышцы в различных ситуациях могут выступать в том и другом качестве. У человека ча-ще встречаются веретенообразные и лентовидные. Веретенообразные мышцы расположены и функционируют в районе длинных костных образований ко-нечностей, могут иметь два брюшка (двубрюшные мышцы) и несколько голо-вок (двуглавые, трехглавые, четырехглавые мышцы). Лентовидные мышцы имеют различную ширину и обычно участвуют в корсетном образовании сте-нок туловища. Мышцы с перистым строением, обладая большим физиологиче-ским поперечником за счет большого количества коротких мышечных струк-тур, значительно сильнее тех мышц, ход волокон в которых имеет прямолиней-ное (продольное) расположение. Первые называют сильными мышцами, осу-ществляющими малоамплитудные движения, вторые — ловкими, участвую-щими в движениях с большой амплитудой. По функциональному назначению и направлению движений в суставах различают мышцы сгибатели и разгибате-ли, приводящие и отводящие, сфинктеры (сжимающие) и расширители. Сила мышцы определяется весом груза, который она может поднять на определенную высоту (или способна удерживать при максимальном возбужде-нии), не изменяя своей длины. Сила мышцы зависит от суммы сил мышечных волокон, их сократительной способности; от количества мышечных волокон в мышце и количества функциональных единиц, одновременно возбуждающихся при развитии напряжения; от исходной длины мышцы (предварительно растя-нутая мышца развивает большую силу); от условий взаимодействия с костями скелета. Сократительная способность мышцы характеризуется ее абсолютной силой, т.е. силой, приходящейся на 1 см2 поперечного сечения мышечных воло-кон. Для расчета этого показателя силу мышцы делят на площадь ее физиологи-ческого поперечника (т.е. на сумму площадей всех мышечных волокон, состав-ляющих мышцу). Например: в среднем у человека сила (на 1 см2 попереченого сечения мышцы) икроножной мышцы. — 6,24; разгибателей шеи — 9,0; трех-главой мышцы плеча — 16,8кг. Центральная нервная система регулирует силу сокращения мышцы путем изменения количества одновременно участвующих в сокращении функцио-нальных единиц, а также частотой посылаемых к ним импульсов. Учащение импульсов ведет к возрастанию величины напряжения. Работа мышц. В процессе мышечного сокращения потенциальная хими-ческая энергия переходит в потенциальную механическую энергию напряжения и кинетическую энергию движения. Различают внутреннюю и внешнюю рабо-ту. Внутренняя работа связана с трением в мышечном волокне при его сокра-щении. Внешняя работа проявляется при перемещении собственного тела, гру-за, отдельных частей организма (динамическая работа) в пространстве. Она ха-рактеризуется коэффициентом полезного действия (КПД) мышечной системы, т.е. отношением производимой работы к общим энергетическим затратам (для мышц человека кпд составляет 15—20%, у физически развитых тренированных людей этот показатель несколько выше). При статических усилиях (без перемещения) можно говорить не о работе как таковой с точки зрения физики, а о работе, которую следует оценивать энергетическими физиологическими затратами организма. Мышца как орган. В целом мышца как орган представляет собой слож-ное структурное образование, которое выполняет определенные функции, со-стоит на 72—80% из воды и на 16—20% из плотного вещества. Мышечные во-локна состоят из миофибрилл с клеточными ядрами, рибосомами, митохонд-риями, саркоплазматическим ретикулюмом, чувствительными нервными обра-зованиями — проприорецепторами и другими функциональными элементами, обеспечивающими синтез белков, окислительное фосфорилирование и ресинтез аденозинтрифосфорной кислоты, транспортировку веществ внутри мышечной клетки и т.д. в процессе функционирования мышечных волокон. Важным структурно-функциональным образованием мышцы является двигательная, или нейромоторная, единица, состоящая из одного мотонейрона и иннервируемых им мышечных волокон. Различают малые, средние и большие двигательные единицы в зависимости от количества мышечных волокон, задействованных в акте сокращения. Система соединительнотканных прослоек и оболочек связывает мышеч-ные волокна в единую рабочую систему, обеспечивающую с помощью сухожи-лий передачу возникающей при мышечном сокращении тяги на кости скелета. Вся мышца пронизана разветвленной сетью кровеносных и веточками лимфатических сосунов. Красные мышечные волокна обладают более густой сетью кровеносных сосудов, чем белые. Они имеют большой запас гликогена и липидов, характеризуются значительной тонической активностью, способно-стью к длительному напряжению и выполнению продолжительной динамиче-ской работы. Каждое красное волокно имеет больше, чем белое, митохондрий — генераторов и поставщиков энергии, окруженных 3—5 капиллярами, и это создает условия для более интенсивного кровоснабжения красных волокон и высокого уровня обменных процессов. Белые мышечные волокна имеют миофибриллы, которые толще и сильнее миофибрилл красных волокон, они быстро сокращаются, но не способны к дли-тельному напряжению. Митохондрий белого вещества имеют только один ка-пилляр. В большинстве мышц содержатся красные и белые волокна в разных пропорциях. Различают также мышечные волокна тонические (способные к локальному возбуждению без его распространения); фазные, .способные реаги-ровать на распространяющуюся волну возбуждения как сокращением, так и расслаблением; переходные, сочетающие оба свойства. Мышечный насос — физиологическое понятие, связанное с мышечной функцией и ее влиянием на собственное кровоснабжение. Принципиальное его действие проявляется следующим образом: во время сокращения скелетных мышц приток артериальной крови к ним замедляется и ускоряется отток ее по венам; в период расслабления венозный отток уменьшается, а артериальный приток достигает своего максимума. Обмен веществ между кровью и тканевой жидкостью происходит через стенку капилляра. Рис. 2.5. Схематическое изображение процессов, происходящих в синапсе при возбуждении: 1 — синаптические пузырьки, 2 — пресинаптическая мембрана, 3 — медиатор, 4 — пост-синаптическая мембрана, 5 — синаптическая щель Механизмы мышечного Функции мышц регулируются различными со-кращения отделами центральной нервной системы (ЦНС), которые во многом определяют характер их разносторонней активности (фазы движения, тонического напряжения и др.). Рецепторы Двигатель-ного аппарата дают начало афферентным волокнам двигательного анализатора, которые составляют 30—50% волокон смешанных (афферентно-эфферентных) нервов, направляющихся в спинной мозг. Сокращение мышц Вызывает им-пульсы, которые являются источником мышечного чувства — кинестезии. Передача возбуждения с нервного волокна на мышечное осуществляется через нервно-мышечный синапс (рис. 2.5), который состоит из двух разделен-ных щелью мембран — пресинаптической (нервного происхождения) и постси-наптической (мышечного происхождения). При воздействии нервного импуль-са выделяются кванты ацетилхолина, который приводит к возникновению элек-трического потенциала, способного возбудить мышечное волокно. Скорость проведения нервного импульса через синапс в тысячи раз меньше, чем в нерв-ном волокне. Он проводит возбуждение только в направлении к мышце. В нор-ме через нервно-мышечный синапс млекопитающих может пройти до 150 им-пульсов в одну секунду. При утомлении (или патологии) подвижность нервно-мышечных окончаний снижается, а характер импульсов может изменяться. Химизм и энергетика мышечного сокращения. Сокращение и напряже-ние мышцы осуществляется за счет энергии, освобождающейся при химиче-ских превращениях, которые происходят при поступлении в мышцу нервного импульса или нанесении на нее непосредственного раз-дражения. Химические превращения в мышце протекают как при наличии ки-слорода (в аэробных условиях), так и при его отсутствии (в анаэробных усло-виях). Расщепление и ресинтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Первичным источником энергии для сокращения мышцы служит расщепление АТФ (она находится в клеточной мембране, ретикулюме и миозиновых нитях) на аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) и фосфорные кислоты. При этом из каждой грамм-молекулы АТФ освобождается 10 000 кал: АТФ = АДФ + НзР04 + 10 000 кал. АДФ в ходе дальнейших превращений дефосфолирируется до аде-ниловой кислоты. Распад АТФ стимулирует белковый фермент актомиозин (аденозинтрифосфотаза). В покое он не активен, активизируется при возбужде-нии мышечного волокна. В свою очередь АТФ воздействует на нити миозина, увеличивая их растяжимость. Активность актомиозина увеличивается под воз-действием ионов Са, которые в состоянии покоя располагаются в саркоплазма-тическом ретикулюме. Запасы АТФ в мышце незначительны и, чтобы поддерживать их деятель-ность, необходим непрерывный ресинтез АТФ. Он происходит за счет энергии, получаемой при распаде креатинфосфата (КрФ) на креатин (Кр) и фосфорную кислоту (анаэробная фаза). С помощью ферментов фосфатная группа от КрФ быстро переносится на АДФ (в течение тысячных долей секунды). При этом на каждый моль КрФ освобождается 46 кДж: Таким образом, конечный процесс, обеспечивающий все энергетические расходы мышцы, — процесс окисления. Между тем длительная деятельность мышцы возможна лишь При достаточном поступлении к ней кислорода, так как содержание веществ, способных отдавать энергию, в анаэробных условиях по-степенно падает. Кроме того, при этом накапливается молочная кислота, сдвиг реакции в кислую сторону нарушает ферментативные реакции и может привес-ти к угнетению и дезорганизации обмена веществ и снижению работоспособно-сти мышц. Подобные условия возникают в организме человека при работе мак-симальной, субмаксимальной и большой интенсивности (мощности), например при беге на короткие и средние дистанции. Из-за развившейся гипоксии (не-хватки кислорода) не полностью восстанавливается АТФ, возникает так назы-ваемый кислородный долг и накапливается молочная кислота. Аэробный ресинтез АТФ (синонимы: окислительное фосфолири-рование, тканевое дыхание) — в 20 раз эффективнее анаэробного энергообра-зования. Накопленная во время анаэробной деятельности и в процессе длитель-ной работы часть молочной кислоты окисляется до углекислоты и воды (1/4—1/6 ее часть), образующаяся энергия используется на восстановление оставших-ся частей молочной кислоты в глюкозу и гликоген, при этом обеспечивается ресинтез АТФ и КрФ. Энергия окислительных процессов используется также и для ресинтеза углеводов, необходимых мышце для ее непосредственной дея-тельности. В целом углеводы дают наибольшее количество энергии для мышечной работы. Например, при аэробном окислении глюкозы образуются 38 молекул АТФ (для сравнения: при анаэробном распаде углевода образуется лишь 2 мо-лекулы АТФ). Время развертывания аэробного пути образования АТФ составляет 3—4 мин (у тренированных — до 1 мин), максимальная мощность при этом 350—450 кал/мин/кг, время поддержания максимальной мощности — десятки минут. Если в покое скорость аэробного ресинтеза АТФ невысокая, то при физических нагрузках его мощность становится максимальной и при этом аэробный путь может работать часами. Он отличается также высокой экономичностью: в ходе этого процесса идет глубокий распад исходных веществ до конечных продук-тов СОг и НаО. Кроме того, аэробный путь ресинтеза АТФ отличается универ-сальностью в использовании субстратов: окисляются все органические вещест-ва организма (аминокислоты, белки, углеводы, жирные кислоты, кетоновые те-ла и др.). Однако аэробный способ ресинтеза АТФ имеет и недостатки: 1) он тре-бует потребления кислорода, доставка которого в мышечную ткань обеспечи-вается дыхательной и сердечно-сосудистой системами, что, естественно, связа-но с их напряжением; 2) любые факторы, влияющие на состояние и свойство мембран митохондрий, нарушают образование АТФ; 3) развертывание аэроб-ного образования АТФ продолжительно во времени и невелико по мощности. Мышечная деятельность, осуществляемая в большинстве видов спорта, не может полностью быть обеспечена аэробным процессом ре-синтеза АТФ, и организм вынужден дополнительно включать анаэробные способы образования АТФ, имеющие более короткое время развертывания и большую максималь-ную мощность процесса (т.е. наибольшее количество АТФ,' образуемое в еди-ницу времени) — 1 моль АТФ соответствует 7,3 кал, или 40 Дж (1 кал == 4,19 Дж). Возвращаясь к анаэробным процессам энергообразования, следует уточ-нить, что они протекают по меньшей мере в виде двух типов реакций: 1. Креа-тинфосфокиназная — когда осуществляется расщепление КрФ, фосфорные группировки с которого переносятся на АДФ, ресинтезируя при этом АТФ. Но запасы креатинфосфата в мышцах невелики и это обусловливает быстрое (в те-чение 2—4 с) угасание этого типа реакции. 2. Гликолитическая (гликолиз) — развивается медленнее, в течение 2—3 мин интенсивной работы. Гликолиз на-чинается с фосфолирирования запасов гликогена мышц и поступающей с кро-вью глюкозы. Энергии этого процесса хватает на несколько минут напряжен-ной работы. На этом этапе завершается первая стадия фосфолирирования гли-когена и происходит подготовка к окислительному процессу. Затем наступает вторая стадия гликолитической реакции — дегидрогенирование и третья — восстановление АДФ в АТФ. Гликолитическая реакция заканчивается образо-ванием двух молекул молочной кислоты, после чего разворачиваются дыха-тельные процессы (к 3—5 мин работы), когда начинает окисляться молочная кислота (лак-тат), образованная в процессе анаэробных реакций. Биохимическими показателями оценки креатинфосфатного анаэробного пути ресинтеза АТФ является креатининовый коэффициент и алактатный (без молочной кислоты) кислородный долг. Креатининовый коэффициент — это выделение креатинина с мочой за сутки в расчете на 1 кг массы тела. У мужчин выделение креатинина колеблется в пределах 18—32 мг/сут х кг, а у женщин — 10—25 мг/сут х кг. Между содержанием креатинфосфата и образованием у него креатинина существует прямолинейная зависимость. Следовательно, с помо-щью креатининового коэффициента можно оценить потенциальные возможно-сти этого пути ресинтеза АТФ. Биохимические сдвиги в организме, обусловленные накоплением молочной кислоты в результате гликолиза. Если в покое до начала мы шечной деятельности концентрация лактата в крови составляет 1— 2 ммоль/л, то по-сле интенсивных, непродолжительных нагрузок в течение 2—3 мин эта вели-чина может достигать 18—20 ммоль/л. Другим показателем, отражающим на-копление в крови молочной кислоты, служит показатель крови (рН): в покое 7,36, после нагрузки снижение до 7,0 и более. Накопление лактата в крови оп-ределяет и ее щелочной резерв — щелочные компоненты всех буферных систем крови. Окончание интенсивной мышечной деятельности сопровождается сниже-нием потребления кислорода — вначале резко, затем более плавно. В связи с этим выделяют два компонента кислородного долга: быстрый (алактатный) и медленный (лактатный). Лактатный — это то количество кислорода, которое используется после окончания работы для устранения молочной кислоты: меньшая часть окисляется до J-bO и СОа, большая часть превращается в глико-ген. На это превращение тратится значительное количество АТФ, которая обра-зуется аэробным путем за счет кислорода, составляющего лактатный долг. Метаболизм лактата осуществляется в клетках печени и миокарда. Количество кислорода, необходимое для полного обеспечения выполняе-мой работы, называют кислородным запросом. Например, в беге на 400 м ки-слородный запрос, равен приблизительно 27 л. Время про-бегания дистанции на уровне мирового рекорда составляет около 40 с. Исследования показали, что за это время спортсмен поглощает 3—4 л 02. Следовательно, 24 л — это общий кислородный долг (около 90% кислородного запроса), который ликвидируется после забега. В беге на 100 м кислородный долг может доходить до 96% запроса. В бе-ге на 800 м доля анаэробных реакций несколько снижается — до 77%, в беге на 10 000 м — до 10%, т.е. преобладающая часть энергии поставляется за счет ды-хательных (аэробных) реакций. Механизм мышечного расслабления. Как только в мышечное волокно перестают поступать нервные импульсы, ионы Са^ под действием так называе-мого кальциевого насоса за счет энергии АТФ уходят в цистерны саркоплазма-тического ретикулюма и их концентрация в саркоплазме понижается до исход-ного уровня. Это вызывает изменения конформации тропонина, который, фик-сируя тропомиозин в определенном участке актиновых нитей, делает невоз-можным образование поперечных мостиков между толстыми и тонкими нитя-ми. За счет упругих сил, возникающих при мышечном сокращении в коллаге-новых нитях, окружающих мышечное волокно, оно при расслаблении возвра-щается в исходное состояние. Таким образом, процесс мышечного расслабле-ния, или релаксации, так же, как и процесс мышечного сокращения, осуществ-ляется с использованием энергии гидролиза АТФ. В ходе мышечной деятельности в мышцах поочередно происходят про-цессы сокращения и расслабления и, следовательно, скоростно-силовые качест-ва мышц в равной мере зависят от скорости мышечного сокращения и от спо-собности мышц к релаксации. Краткая характеристика гладких мышечных волокон. В гладких мышечных волокнах отсутствуют миофибриллы. Тонкие нити (актиновые) со-единены с сарколеммой, толстые (миозиновые) находятся внутри мышечных клеток. В гладких мышечных волокнах отсутствуют также цистерны с ионами Са. Под действием нервного импульса ионы Са медленно поступают в сарко-плазму из внеклеточной жидкости и также медленно уходят после того, как прекращают поступать нервные импульсы. Поэтому гладкие мышечные волок-на медленно сокращаются и медленно расслабляются. Общий обзор скелетных мышц человека. Мышцы туловища (рис. 2.6 и 2.7) включают мышцы грудной клетки, спины и живота. Мышцы грудной клет-ки участвуют в движениях верхних конечностей, а также обеспечивают произ-вольные и непроизвольные дыхательные движения. Дыхательные мышцы грудной клетки называются наружными и внутренними межреберными мыш-цами. К дыхательным мышцам относится также и диафрагма. Мышцы спины состоят из поверхностных и глубоких мышц. Поверхностные обеспечивают не-которые движения верхних конечностей, головы и шеи. Глубокие («выпрями-тели туловища») прикрепляются к остистым отросткам позвонков и тянутся вдоль позвоночника. Мышцы спины участвуют в поддержании вертикального положения тела, при сильном напряжении (сокращении) вызывают прогибание туловища назад. Брюшные мышцы поддерживают давление внутри брюшной полости (брюшной пресс), участвуют в некоторых движениях тела (сгибание туловища вперед, наклоны и повороты в стороны), в процессе дыхания. Мышцы головы и шеи — мимические, жевательные и приводящие в дви-жение голову и шею. Мимические мышцы прикрепляются одним своим концом к кости, другим — к коже лица, некоторые могут начинаться и оканчиваться в коже. Мимические мышцы обеспечивают движения кожи лица, отражают раз-личные психические состояния человека, сопутствуют речи и имеют значение в общении. Жевательные мышцы при сокращении вызывают движение нижней челюсти вперед и в стороны. Мышцы шеи участвуют в движениях головы. Зад-няя группа мышц, в том числе и мышцы затылка, при тоническом (от слова «тонус») сокращении удерживает голову в вертикальном положении. Рис. 2.6. Мышцы передней половины тела (по Сыльвановичу): 1 — височная мышца, 2 — жевательная мышца, 3 — грудино-ключично-сосцевидная мышца, 4 — большая грудная мышца, 5 — средняя лестничная мышца, б — наружная косая мышца живота, 7 — медиальная широкая мышца бедра, 8 — латеральная широкая мышца бедра, 9 — прямая мышца бедра, 10 — портняжная мышца, 11 — нежная мышца, 12 — внут-ренняя косая мышца живота, 13 — прямая мышца живота, 14 — двуглавая Мышца плеча, 15 ~ наружные межреберные мышцы, 16 — круговая мышца рта, 17 — круговая мышца глаза, 18 — лобная мышца Мышцы верхних конечностей обеспечивают движения плечевого пояса, плеча, предплечья и приводят в движение кисть и пальцы. Главными мышцами-антагонистами являются двуглавая (сгибатель) и трехглавая (разгибатель) мышцы плеча. Движения верхней конечности и прежде всего кисти чрезвычай-но многообразны. Это связано с тем, что рука служит человеку органом труда. Рис. 2.7. Мышцы задней половины тела (по Сыльвановичу): 1 — ромбовидная мышца, 2 — выпрямитель туловища, 3 — глубокие мышцы ягодич-ной мышцы, 4 — двуглавая мышца бедра, 5 — икроножная мышца, 6 — ахиллово сухожи-лие, 7 — большая ягодичная мышца, 8 — широчайшая мышца скипы, 9 — дельтовидная мышца, 10 — трапециевидная мышца Мышцы нижних конечностей обеспечивают движения бедра, голени и стопы. Мышцы бедра играют важную роль в поддержании вертикального по-ложения тела, но у человека они развиты сильнее, чем у других позвоночных. Мышцы, осуществляющие движения голени, расположены на бедре (например, четырехглавая мышца, функцией которой является разгибание голени в колен-ном суставе; антагонист этой мышцы — двуглавая мышца бедра). Стопа и пальцы ног приводятся в движение мышцами, расположенными на голени и стопе. Сгибание пальцев стопы осуществляется при сокращении мышц, распо-ложенных на подошве, а разгибание — мышцами передней поверхности голени и стопы. Многие мышцы бедра, голени и стопы принимают участие в поддер-жании тела человека в вертикальном положении. 2.3.3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА Принято выделять следующие физиологические системы организма: ко-стную (скелет человека), мышечную, кровеносную, дыхательную, пищевари-тельную, нервную, систему крови, желез внутренней секреции, анализаторов и др. Кровь как физиологическая Кровь — жидкая ткань, циркулирующая в система, жидкая ткань кровеносной системе и обеспечивающая жиз- недея-тельность клеток и тканей организма в качестве органа и физиологической сис-темы. Она состоит из плазмы (55—60%) и взвешенных в ней форменных эле-ментов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ (40—45%) (рис. 2.8); имеет слабощелочную реакцию (7,36 рН). Эритроциты — красные кровяные клетки, имеющие форму круглой во-гнутой пластинки диаметром 8 и толщиной 2—3 мкм, заполнены особым бел-ком — гемоглобином, который способен образовывать соединение с кислоро-дом (оксигемоглобин) и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к легким, осуществляя таким образом дыхательную функцию. Продолжительность жизни эритроцита в организме 100—120 дней. Красный костный мозг вырабатывает до 300 млрд молодых эритроцитов, еже-дневно поставляя их в кровь. В 1 мл крови человека в норме содержится 4,5—5 млн эритроцитов. У лиц, активно занимающихся двигательной деятельностью, это число может существенно возрастать (6 млн и более). Лейкоциты — белые кровяные тельца, выполняют защитную функцию, уничтожая инородные тела и болезнетворные микробы (фагоцитоз). В 1 мл крови содержится 6—8 тыс. лей-коцитов. Тромбоциты (а их содержится в 1 мл от 100 до 300 тыс.) играют важ-ную роль в сложном процессе свертывания крови. В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также содержатся продукты распада, удаленные из тканей. Рис. 2.8. Состав крови человека Основные константы крови человека Количество крови ....................... 7% массы тела Вода .................................... 90-91% Плотность ......................... 1,056-1,060 г/см3 Вязкость ............... 4—5 усл. ед. (по отношению к воде) рН .................................. ... 7,35-7,45 Общий белок (альбумины, глобулины, фибриноген) . . . 65—85 г/л Катионы: Na* ................................... 1,8-2,2 г/л' К* ................................... 1,5-2,2 г/л Са* ................................ 0,04-0,08 г/л Осмотическое давление ........ 7,6-8,1 атм (768,2-818,7 кПа) Онкотическое давление ..... 25—30 мм рт. ст. (3,325—3,99 кПа) Показатель депрессии ........................ -0,56"С В плазме крови находятся и антитела, создающие иммунитет (невоспри-имчивость) организма к ядовитым веществам инфекционного или какого-нибудь иного происхождения, микроорганизмам и вирусам. Плазма крови при-нимает участие в транспортировке углекислого газа к легким. Постоянство состава крови поддерживается как химическими механиз-мами самой крови, так и специальными регуляторными механизмами нервной системы. При движении крови по капиллярам, пронизывающим все ткани, через их стенки постоянно просачивается в межтканевое пространство часть кровяной плазмы, которая образует межтканевую жидкость, окружающую все клетки тела. Из этой жидкости клетки поглощают питательные вещества и кислород и выделяют в нее углекислый газ и другие продукты распада, образовавшиеся в процессе обмена веществ. Таким образом, кровь непрерывно отдает в межтка-невую жидкость питательные вещества, используемые клетками, и поглощает вещества, выделяемые ими. Здесь же расположены мельчайшие лимфатические сосуды. Некоторые вещества межтканевой жидкости просачиваются в них и образуют лимфу, которая выполняет следующие функции: возвращает белки из межтканевого пространства в кровь, участвует в перераспределении жидкости в организме, доставляет жиры к клеткам тканей, поддерживает нормальное про-текание процессов обмена веществ в тканях, уничтожает и удаляет из организ-ма болезнетворные микроорганизмы. Лимфа по лимфатическим сосудам воз-вращается в кровь, в венозную часть сосудистой системы. Общее количество крови составляет 7—8% массы тела человека. В покое 40—50% крови выключено из кровообращения и находится в «кровяных депо»: печени, селезенке, сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (на-пример, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровооб-ращение и рефлекторно направляется к работающему органу. Выход крови из «депо» и ее перераспределение по организму регулируется ЦНС. Потеря человеком более 1/3 количества крови опасна для жизни. В то же время уменьшение количества крови на 200—400 мл (донорство) для здоровых людей безвредно и даже стимулирует процессы кроветворения. Различают че-тыре группы крови (I, II,III, IV)..При спасении жизни людей, потерявших много крови, или при некоторых заболеваниях делают переливание крови с учетом группы. Каждый человек должен знать свою группу крови. Сердечно-сосудистая система. Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Сердце — главный орган кровеносной системы — представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические со-кращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организ-ме. Сердце — автономное, автоматическое устройство. Однако его работа кор-ректируется многочисленными прямыми и обратными связями, поступающими от различных органов и систем организма. Сердце связано с центральной нерв-ной системой, которая оказывает на его работу регулирующее воздействие. Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кро-вообращения (рис. 2.9). Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая — малый. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в правое предсердие. Из правого предсердия кровь переходит в правый желудочек, откуда начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщаясь кислородом, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь поступает в левый желудочек и оттуда вновь в большой круг кровообращения. Рис. 2.9. Схема кровообращения человека: 1 — аорта, 2 — печеночная артерия, J? — артерия пищеварительного тракта, 4 — капилляры кишечника, 4' — капилляры органов тела; 5 — во-ротная вена печени; б — печеночная вена; 7 — нижняя полая вена; 8 — верхняя полая вена; 9 — правое предсердие; 10 — правый желудочек; 11 — общая легочная артерия; 12 — капилляры легких; 13 — легочные вены; 14 — .левое предсердие; 15 — левый желудочек; 16 — лимфатические сосуды Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца. Пульс — волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца. Частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) оказывается ниже из-за увеличения мощности каждого сокращения. Урежение частоты пульса увеличивает абсолютное время паузы для отдыха сердца и для протекания процессов восстановления в сердечной мышце. В покoe пульс здорового человека равен 60—70 удар/мин. Рис.2.10. Верхняя часть дыха-тельных путей: 1 — носовая полость, 2 — ротовая полость, 3 — гортань, 4 — трахея, 5 — пи-щевод. Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (или систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (или диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). Давление поддерживается за счет упругости стенок растянутой аорты и других крупных артерий. В норме у здорового человека в возрасте 18— 40 лет в покое кровяное давление равно 120/70 мм рт. ст. (120 мм систолическое давление, 70 мм — диастолическое). Наибольшая величина кро-вяного давления наблюдается в аорте. По мере удаления от сердца кровяное давление оказывается все ниже. Самое низкое давление наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Постоянная разность давления обеспечивает непрерывный ток кро-ви по кровеносньм сосудам (в сторону пониженного давления). Дыхателная система Дыхательная система включает в себя носовую по-лость, гортань, трахею, бронхи и легкие. В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ (рис. 2.10 и 2.11). Трахея в нижней своей части делится на два бронха, каждый из которых, входя в легкие, древовидно разветвляется. Конечные мельчайшие разветвления бронхов (бронхиолы) переходят в закрытые альвеолярные годы, в стенках ко-торых имеется большое количество шаровидных образований — легочных пу-зырьков (альвеол). Каждая альвеола окружена густой сетью капилляров. Общая поверхность всех легочных пузырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м2. Рис. 2.11. Строение органов дыхания: 1 — гортань, 2 — трахея, 3 — бронхи, 4 альвеолы, 5 — легкие Легкие располагаются в герметически закрытой полости грудной клетки. Они покрыты тонкой гладкой оболочкой — плеврой, такая же оболочка вы-стилает изнутри полость грудной клетки. Пространство, образованное между этими листами плевры, называется плевральной полостью. Давление в плевральной полости всегда ниже атмосферного при выдохе на 3—4 мм рт. ст., при вдохе — на 7—9. Процесс дыхания — это целый комплекс физиологических и биохимиче-ских процессов, в реализации которых участвует не только дыхательный аппа-рат, но и система кровообращения. Механизм дыхания имеет рефлекторный (автоматический) характер. В покое обмен воздуха в легких происходит в результате дыхательных ритмиче-ских движений грудной клетки. При понижении в грудной полости давления в легкие в достаточной степени пассивно за счет разности давлений засасывается порция воздуха — происходит вдох. Затем полость грудной клетки уменьшает-ся и воздух из легких выталкивается — происходит выдох. Расширение полос-ти грудной клетки осуществляется в результате деятельности дыхательной мускулатуры. В покое при вдохе полость грудной клетки расширяет специаль-ная дыхательная мышца — диафрагма, а также наружные межреберные мыш-цы; при интенсивной физической работе включаются и другие (скелетные) мышцы. Выдох в покое производится выражение пассивно, при расслаблении мышц, осуществлявших вдох, грудная клетка под воздействием силы тяжести и атмосферного давления уменьшается. При интенсивной физической работе в выдохе участвуют мышцы брюшного пресса, внутренние межреберные и дру-гие скелетные мышцы. Систематические занятия физическими упражнениями и спортом укрепляют дыхательную мускулатуру и способствуют увеличению объема и подвижности (экскурсии) грудной клетки. Этап дыхания, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови — в атмосферный воздух, называют внеш-ним дыханием; перенос газов кровью — следующий этап и, наконец, тканевое (или внутреннее) дыхание — потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты как результат биохимических реакций, связанных с образова-нием энергии, чтобы обеспечить процессы жизнедеятельности организма. Внешнее (легочное) дыхание осуществляется в альвеолах легких. Здесь через полупроницаемые стенки альвеол и капилляров кислород переходит из альвеолярного воздуха, заполняющего полости альвеол. Молекулы кислорода и углекислого газа осуществляют этот переход за сотые доли секунды. После пе-реноса кислорода кровью к тканям осуществляется тканевое (внутриклеточ-ное) дыхание. Кислород переходит из крови в межтканевую жидкость и оттуда в клетки тканей, где используется для обеспечения процессов обмена веществ. Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межткане-вую жидкость и затем в кровь. С помощью крови он транспортируется к лег-ким, а затем выводится из организма. Переход кислорода и углекислого газа через полупроницаемые стенки альвеол, капилляров и оболочек эритроцитов путем диффузии (перехода) обусловлен разностью парциального давления ка-ждого из этих газов. Так, например, при атмосферном давлении воздуха 760 мм рт. ст. парциальное давление кислорода (р0а) в нем равно 159 мм рт. ст., а в альвеолярном — 102, в артериальной крови — 100, в венозной — 40 мм рт. ст. В работающей мышечной ткани р0а может снижаться до нуля. Из-за разницы в парциальном давлении кислорода происходит его поэтапный переход в легкие, далее через стенки капилляров в кровь, а из крови в клетки тканей. Углекислый газ из клеток тканей поступает в кровь, из крови — в легкие, из легких — в атмосферный воздух, так как градиент парциального давления углекислого газа (СО2) направлен в обратную относительно р0а сторону (в клетках СО2 — 50—60, в крови — 47, в альвеолярном воздухе — 40, в атмо-сферном воздухе — 0,2 мм рт. ст.). Система пищеварения и выделения. Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желез, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, перевариваются поступающие в ор-ганизм пищевые вещества и всасываются продукты пищеварения. Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пу-зырь, которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продук-тов обмена веществ (до 75%). Кроме того, некоторые продукты обмена выде-ляются через кожу (с секретом потовых и сальных желез), легкие (с выдыхае-мым воздухом) и через желудочно-кишечный тракт. С помощью почек в орга-низме поддерживается кислотно-щелочное равновесие (рН), необходимый объ-ем воды и солей, стабильное осмотическое давление (т.е. гомеостаз). Нервная система Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) w. периферического отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятель-ность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Про-цессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей пси-хической деятельности человека. О структуре центральной нервной системы. Спинной мозг лежит в спинно-мозговом канале, образованном дужками позвонков. Первый шейный позвонок — граница спинного мозга сверху, а граница снизу — второй пояс-ничный позвонок. Спинной мозг делится на пять отделов с определенным ко-личеством сегментов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчико-вый. В центре спинного мозга имеется канал, заполненный спинномозговой жидкостью. На поперечном разрезе лабораторного препарата легко различают серое и белое вещество мозга. Серое вещество мозга образовано скоплением тел нервных клеток (нейронов), периферические отростки которых в составе спинномозговых нервов достигают различных рецепторов кожи, мышц, сухо-жилий, слизистых оболочек. Белое вещество, окружающее серое, состоит из отростков, связывающих между собой нервные клетки спинного мозга; восхо-дящих чувствительных (аферентных), связывающих все органы и ткани (кроме головы) с головным мозгом; нисходящих двигательных (эфферентных) путей, идущих от головного мозга к двигательным клеткам спинного мозга. Итак, спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервных им-пульсов функции. В различных отделах спинного мозга находятся мотонейро-ны (двигательные нервные клетки), иннервирующие мышцы верхних конечно-стей, спины, груди, живота, нижних конечностей. В крестцовом отделе распо-лагаются центры дефекации, мочеиспускания и половой деятельности. Важная функция мотонейронов в том, что они постоянно обеспечивают необходимый тонус мышц, благодаря которому все рефлекторные двигательные акты осуще-ствляются мягко и плавно. Тонус центров спинного мозга регулируется выс-шими отделами центральной нервной системы. Поражения спинного мозга вле-кут за собой различные нарушения, связанные с выходом из строя проводнико-вой функции. Всевозможные травмы и заболевания спинного мозга могут при-водить к расстройству болевой, температурной чувствительности, нарушению структуры сложных произвольных движений, мышечного тонуса. Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отделов. Строение головного мозга несравнимо сложнее строения любого орга-на человеческого тела. Кора больших полушарий головного мозга — наиболее молодой в фило-генетическом отношении отдел головного мозга (филогенез — процесс разви-тия растительных и животных организмов в течение времени существования жизни на Земле). В процессе эволюции кора больших полушарий стала высшим отделом центральной нервной системы, формирующим деятельность организма как единого целого в его взаимоотношениях с окружающей средой. Мозг акти-вен не только во время бодрствования, но и во время сна. Мозговая ткань по-требляет в 5 раз больше кислорода, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы. Составляя всего около 2% массы тела человека, мозг поглощает 18— 25% по-требляемого всем организмом кислорода. Мозг значительно превосходит дру-гие органы и по потреблению глюкозы. Он использует 60—70% глюкозы, обра-зуемой печенью, и это несмотря на то, что мозг содержит меньше крови, чем другие органы. Ухудшение кровоснабжения головного мозга может быть свя-зано с гиподинамией. В этом случае возникает головная боль различной лока-лизации, интенсивности и продолжительности, головокружение, слабость, по-нижается умственная работоспособность, ухудшается память, появляется раз-дражительность. Чтобы охарактеризовать изменения умственной работоспо-собности, используется комплекс методик, оценивающих различные ее компо-ненты (внимание, объем памяти и восприятия, логическое мышление). Вегетативная ' нервная система — специализированный отдел нервной системы, регулируемый корой больших полушарий. В отличие от соматиче-ской нервной системы, иннервирующей произвольную (скелетную) мускулату-ру и обеспечивающей общую чувствительность тела и других органов чувств, вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов — дыхания, кровообращения, выделения, размножения, желез внутренней секре-ции. Вегетативная нервная система подразделяется на симпатическую и пара-симпатическую системы (рис. 2.12). Рис. 2.12. Схема строения вегетативной нервной системы: / — средний мозг, II — продолговатый мозг, III — шейный отдел спинного мозга, IV — грудной отдел спинного мозга, V—поясничный отдел спинного мозга, VI— крестцовый отдел спинного мозга, 1 — глаз, 2 — слезная железа, 3 — слюнные железы, 4 — сердце, 5 — легкие, 6 — желудок, 7 — кишечник, 8 — мочевой пузырь, 9 — блуждающий нерв, 10 — та-зовым нерв, 11 — симпатический ствол с наравертебральнымл ганглиями, 12 — солнечное сплетение, 13 — глазодвигательнын нерв, 14 — слезный нерв, 15 — барабанная струна,16 — язычный нерв Деятельность сердца, сосудов, органов пищеварения, выделения, половых и других, регуляция обмена веществ, термообразоваиия, участие в формирова-нии эмоциональных реакций (страх, гнев, радость) — все это находится в веде-нии симпатической и парасимпатической нервной системы и под контролем высшего отдела центральной нервной системы. Рецепторы и анализаторы Способность Организма быстро приспосаб-ливаться к изменениям окружающей среды реализуется благодаря специаль-ным образованиям — рецепторам, которые, обладая строгой специфичностью, трансформируют внешние раздражители (звук, температуру, свет, давление) в нервные импульсы, поступающие по нервным волокнам в центральную нервную систему. Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро- (внешние) и интеро- (внутренние) рецепторы. Ка-ждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы, ко-торая называется анализатором. Анализатор состоит из трех отделов — рецеп-тора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге. Высшим отделом анализатора является корковый отдел. Перечислим на-звания анализаторов, о роли которых в жизнедеятельности человека многим из-вестно. Это кожный анализатор (тактильная, болевая, тепловая, холодовая чув-ствительность); двигательный (рецепторы в мышцах, суставах, сухожилиях и связках возбуждаются под влиянием давления и растяжения); вестибулярный (расположен во внутреннем ухе и воспринимает положение тела в пространст-ве); зрительный (свет и цвет); слуховой (звук); обонятельный (запах); вкусовой (вкус); висцеральный (состояние ряда внутренних органов). Эндокринная система Железы внутренней секреции, или эндокринные железы (рис. 2.13), вырабатывают особые биологические вещества — гормоны. Термин «гормон» происходит от греческого «hormo» — побуждаю, возбуждаю. Гормоны обеспечивают гуморальную (через кровь, лимфу, межтканевую жид-кость) регуляцию физиологических процессов в организме, попадая во все ор-ганы и ткани. Часть гормонов продуцируется только в определенные периоды, большинство же — на протяжении всей жизни человека. Они могут тормозить или ускорять рост организма, половое созревание, физическое и психическое развитие, регулировать обмен веществ и энергии, деятельность внутренних ор-ганов. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовид-ные, зобную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и ряд других. Некоторые из перечисленных желез вырабатывают кроме гормонов еще секреторные вещества (например, поджелудочная железа участвует в процессе пищеварения, выделяя секреты в двенадцатиперстную кишку; продуктом внешней секреции мужских половых желез — яичек являются сперматозоиды и т.д.). Такие железы называют железами смешанной секреции. Рис.2.13. Расположение желез внутренней секреции: 1 — эпифиз, 2 — гипофиз, 3 — щи-товидная железа, 4 — паращитовидная железа, 5 — загрудиниая железа, 6 — надпочечники, 7 — поджелудочная желе-за, 8 — половые железы Гормоны, как вещества высокой биологической активности, несмотря на чрезвычайно малые концентрации в крови способны вызывать значительные изменения в состоянии организма, в частности в осуществлении обмена ве-ществ и энергии. Они обладают дистанционным действием, характеризуются специфичностью, которая выражается в двух формах: одни гормоны (например, половые) влияют только на функцию некоторых органов и тканей, другие управляют лишь определенными изменениями в цепи обменных процессов и в активности регулирующих эти процессы ферментов. Гормоны сравнительно быстро разрушаются и для поддержания их определенного количества в крови необходимо, чтобы они неустанно выделялись соответствующей железой. Практически все расстройства деятельности желез внутренней секреции вызы-вают понижение общей работоспособности человека. Функция эндокринных желез регулируется центральной нервной системой, нервное и гуморальное воздействие на различные органы, ткани и их функции представляют собой проявление единой системы нейрогуморальной регуляции функций организма. 2.4. ВНЕШНЯЯ СРЕДА И ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА Внешняя среда. Ha человека воздействуют различные факторы окру-жающей среды. При изучении многообразных видов его деятельности не обойтись без учета влияния природных факторов (барометрическое дав-ление, газовый состав и влажность воздуха, температура окружающей среды, солнечная радиация — так называемая физическая окружающая среда), биоло-гических факторов растительного и животного окружения, а также факторов социальной среды с результатами бытовой, хозяйственной, производственной и творческой деятельности человека. Из внешней среды в организм поступают вещества, необходимые для его жизнедеятельности и развития, а также раздражители (полезные и вредные), которые нарушают постоянство внутренней среды. Организм путем взаимодей-ствия функциональных систем всячески стремится сохранить необходимое по-стоянство своей внутренней среды. Деятельность всех органов и их систем в целостном организме характе-ризуется определенными показателями, имеющими те или иные диапазоны ко-лебаний. Одни константы стабильны и довольно жесткие (например, рН крови 7,36—7,40, температура тела — в пределах 35— 42°С), другие и в норме отли-чаются значительными колебаниями (например, ударный объем сердца — ко-личество крови, выбрасываемой за одно сокращение — 50—200 см*). Низшие позвоночные, у которых регуляция показателей, характеризующих состояние внутренней среды, несовершенна, оказываются во власти факторов окружаю-щей среды. Например, лягушка, не обладая механизмом, регулирующим посто-янство температуры тела, дублирует температуру внешней среды настолько, что зимой все жизненные процессы у нее затормаживаются, а летом, оказав-шись вдалеке от воды, она высыхает и гибнет. В процессе филогенетического развития высшие животные, в том числе и человек, как бы сами себя поместили в теплицу, создав свою стабильную внутреннюю среду и обеспечив тем самым относительную независимость от внешней среды. Природные социально-экологические факторы и их воздействие на ор-ганизм. Природные и социально-биологические факторы, влияющие на орга-низм человека, неразрывно связаны с вопросами экологического характера. Экология (греч. oikos — дом, жилище, родина + logos — понятие, учение) — это и область знания, и часть биологии, и учебная дисциплина, и комплексная наука. Экология рассматривает взаимоотношения организмов друг с другом и с неживыми компонентами природы Земли (ее биосферы). Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с природой, проблемы со-хранения и укрепления здоровья. Человек зависит от условий среды обитания точно так же, как природа зависит от человека. Между тем влияние производ-ственной деятельности на окружающую природу (загрязнение атмосферы, поч-вы, водоемов отходами производства, вырубка лесов, повышенная радиация в результате аварий и нарушений технологий) ставит под угрозу существование самого человека. К примеру, в крупных городах значительно ухудшается есте-ственная среда обитания, нарушаются ритм жизни, психоэмоциональная ситуа-ция труда, быта, отдыха, меняется климат. В городах интенсивность солнечной радиации на 15—20% ниже, чем в прилегающей местности, зато среднегодовая температура выше на 1—2"С, менее значительны суточные и сезонные колеба-ния, ниже атмосферное давление, загрязненный воздух. Все эти изменения ока-зывают крайне неблагоприятное воздействие на физическое и психическое здо-ровье человека. Около 80% болезней современного человека — результат ухудшения экологической ситуации на планете. Экологические проблемы на-прямую связаны с процессом организации и проведения систематических заня-тий физическими упражнениями и спортом, а также с условиями, в которых они происходят. 2.5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА И ВЗАИМОСВЯЗЬ ФИЗИЧЕСКОЙ И УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Функциональная активность человека. Функциональная активность человека характеризуется различными двигательными актами: сокращением мышцы сердца, передвижением тела в пространстве, движением глазных яблок, глотанием, дыханием, а также двигательным компонентом речи, мимики. На развитие функций мышц большое влияние оказывают силы гравита-ции и инерции, которые мышца вынуждена постоянно преодолевать. Важную роль играют время, в течение которого развертывается мышечное сокращение, и пространство, в котором оно .происходит. Предполагается и целым рядом научных работ доказывается, что труд создал человека. Понятие «труд» включает различные его виды. Между тем существуют два основных вида трудовой деятельности человека — физический и умственный труд и их промежуточные сочетания. Физический труд - это вид деятельности человека, особенности которой определяются комплексом факторов, отличающих один вид деятельности от другого, связанного с наличием каких-либо климатических, производственных, физических, информационных и тому подобных факторов. Выполнение физи-ческой работы всегда связано с определенной тяжестью труда, которая опреде-ляется степенью вовлечения в работу скелетных мышц и отражающая физиоло-гическую стоимость преимущественно физической нагрузки. По степени тяже-сти различают физически легкий труд, средней тяжести, тяжелый и очень тяже-лый. Критериями оценки тяжести труда служат эргометрические показатели (величины внешней работы, перемещенных грузов и др.) и физиологические (уровни энергозатрат, частота сердечных сокращении, иные функциональные изменения). Умственный труд — это деятельность человека по преобразованию сформированной в его сознании концептуальной модели действительности пу-тем создания новых понятий, суждений, умозаключений, а на их основе — ги-потез и теории. Результат умственного труда — научные и духовные ценности или решения, которые посредством управляющих воздействий на орудия труда используются для удовлетворения общественных или личных потребностей. Умственный труд выступает в различных формах, зависящих от вида концепту-альной модели и целей, которые стоят перед человеком (эти условия определя-ют специфику умственного труда). К неспецифическим особенностям умствен-ного труда относятся прием и переработка информации, сравнение полученной информации с хранящейся в памяти человека, ее преобразование, определение проблемной ситуации, путей разрешения проблемы и формирование цели ум-ственного труда в зависимости от вида и способов преобразования информации и выработки решения различают репродуктивные и продуктивные (творческие) виды умственного труда. В репродуктивных видах труда используются заранее известные преобразования с фиксированными алгоритмами действий (напри-мер, счетные операции), в творческом труде алгоритмы либо вообще неизвест-ны, либо даны в неясном виде. Оценка человеком себя как субъекта умственно-го труда, мотивов деятельности, значимости цели и самого процесса труда со-ставляет эмоциональную составляющую умственного труда. Эффективность его определяется уровнем знаний и возможностью их осуществить, способно-стями человека, и его волевыми характеристиками. При высокой напряженно-сти умственного труда, особенно если она связана с дефицитом времени, могут возникать явления умственной блокады (временное торможение процесса ум-ственного труда), которые предохраняют функциональные системы централь-ной нервной системы от разобщения. Взаимосвязь физической и умственной деятельности человека. Одна из важнейших характеристик личности — интеллект. Условием интеллекту-альной деятельности и ее характеристикой служат умственные способности, которые формируются и развиваются в течение всей жизни. Интеллект прояв-ляется в познавательной и творческой деятельности, включает процесс приоб-ретения знаний, опыт и способность использовать их на практике. Другой, не менее важной стороной личности является эмоционально-волевая сфера, темперамент и характер. Возможность регулировать формиро-вание личности достигается тренировкой, упражнением и воспитанием. А сис-тематические занятия физическими упражнениями, и тем более учебно-тренировочные занятия в спорте оказывают положительное воздействие на психические функции, с детского возраста формируют умственную и эмоцио-нальную устойчивость к напряженной деятельности. Многочисленные иссле-дования по изучению параметров мышления, памяти, устойчивости внимания, динамики умственной работоспособности в процессе производственной дея-тельности у адаптированных (тренированных) к систематическим физическим нагрузкам лиц и у неадаптированных (нетренированных) свидетельствуют, что параметры умственной работоспособности прямо зависят от уровня общей и специальной физической подготовленности. Умственная деятельность будет в меньшей степени подвержена влиянию неблагоприятных факторов, если целе-направленно применять средства и методы физической культуры (например, физкультурные паузы, активный отдых и т.п.). Учебный день студентов насыщен значительными умственными и эмо-циональными нагрузками. Вынужденная рабочая поза, когда мышцы, удержи-вающие туловище в определенном состоянии, долгое время напряжены, частые нарушения режима труда и отдыха, неадекватные физические нагрузки — все это может служить причиной утомления, которое накапливается и переходит в переутомление. Чтобы этого не случилось, необходимо один вид деятельности сменять другим. Наиболее эффективная форма отдыха при умственном труде — активный отдых в виде умеренного физического труда или занятий физиче-скими упражнениями. В теории и методике физического воспитания разрабатываются методы направленного воздействия на отдельные мышечные группы и на целые систе-мы организма. Проблему представляют средства физической культуры, кото-рые непосредственно влияли бы на сохранение активной деятельности голов-ного мозга человека при напряженной умственной работе. Занятия физическими упражнениями заметно влияют на изменение умст-венной работоспособности и сенсомоторики у студентов первого курса, в меньшей степени у студентов второго и третьего курсов. Первокурсники боль-ше утомляются в процессе учебных занятий в условиях адаптации к вузовскому обучению. Поэтому для них занятия по физическому воспитанию — одно из важнейших средств адаптироваться к условиям жизни и обучения в вузе. Заня-тия физической культурой больше повышают умственную работоспособность студентов тех факультетов, где преобладают теоретические занятия, и меньше — тех, в учебном плане которых практические и теоретические занятия чере-дуются. Большое профилактическое значение имеют и самостоятельные занятия студентов физическими упражнениями в режиме дня. Ежедневная утренняя за-рядка, прогулка или пробежка на свежем воздухе благоприятно влияют на ор-ганизм, повышают тонус мышц, улучшают кровообращение и газообмен, а это положительно влияет на повышение умственной работоспособности студентов. Важен активный отдых в каникулы: студенты после отдыха в спортивно-оздоровительном лагере начинают учебный год, имея более высокую работо-способность. 2.6. УТОМЛЕНИЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ И УМСТВЕННОЙ РАБОТЕ. ВОССТАНОВЛЕНИЕ Любая мышечная деятельность, занятия физическими упражнениями, спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и поддержи-вают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен ве-ществ и энергии, что положительным образом сказывается на умственной и фи-зической работоспособности человека. Однако при увеличении физической или умственной нагрузки, объема информации, а также интенсификации многих видов деятельности в организме развивается особое состояние, называемое утомлением. Утомление — это функциональное состояние, временно возникающее под влиянием продолжительной и интенсивной работы и приводящее к сниже-нию ее эффективности. Утомление проявляется в том, что уменьшается сила и выносливость мышц, ухудшается координация движений, возрастают затраты энергии при выполнении работы одинакового характера, замедляется скорость переработки информации, ухудшается память, затрудняется процесс сосредо-точения и переключения внимания, усвоения теоретического материала. Утом-ление связано с ощущением усталости, и в то же время оно служит естествен-ным сигналом возможного истощения организма и предохранительным биоло-гическим механизмом, защищающим его от перенапряжения. Утомление, воз-никающее в процессе упражнения, это еще и стимулятор, мобилизующий как резервы организма, его органов и систем, так и восстановительные процессы. Утомление наступает при физической и умственной деятельности. Оно может быть острым, т.е. проявляться в короткий промежуток времени, и хро-ническим, т.е. носить длительный характер (вплоть до нескольких месяцев); общим, т.е. характеризующим изменение функций организма в целом, и ло-кальным, затрагивающим какую-либо ограниченную группу мышц, орган, ана-лизатор. Различают две фазы утомления: компенсированную (когда нет явно выраженного снижения работоспособности из-за того, что включаются резерв-ные возможности организма) и некомпенсированную (когда резервные мощно-сти организма исчерпаны и работоспособность явно снижается). Систематиче-ское выполнение работы на фоне недовосстановления, непродуманная органи-зация труда, чрезмерное нервно-психическое и физическое напряжение могут привести к переутомлению, а следовательно, к перенапряжению нервной сис-темы, обострениям сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической и яз-венным болезням, снижению защитных свойств организма. Физиологической основой всех этих явлений является нарушение баланса возбудительно-тормозных нервных процессов. Умственное переутомление особенно опасно для психического здоровья человека, оно связано со способностью центральной нервной системы долго работать с перегрузками, а это в конечном итоге может привести к развитию запредельного торможения, к нарушению слаженности взаимодействия вегетативных функций. Устранить утомление возможно, повысив уровень общей и специализи-рованной тренированности организма, оптимизировав его физическую, умст-венную и эмоциональную активность. Профилактике и отдалению умственного утомления способствует моби-лизация тех сторон психической активности и двигательной деятельности, ко-торые не связаны с теми, что привели к утомлению. Необходимо активно отды-хать, переключаться на другие виды деятельности, использовать арсенал средств восстановления. Восстановление — процесс, происходящий в организме после прекраще-ния работы и заключающийся в постепенном переходе физиологических и био-химических функций к исходному состоянию. Время, в течение которого про-исходит восстановление физиологического статуса после выполнения опреде-ленной работы, называют восстановительным периодом. Следует помнить, что в организме как во время работы, так и в предрабочем и послерабочем покое, на всех уровнях его жизнедеятельности непрерывно происходят взаимосвязан-ные процессы расхода и восстановления функциональных, структурных и регу-ляторных резервов. Во время работы процессы диссимиляции преобладают над ассимиляцией и тем больше, чем значительнее интенсивность работы и меньше готовность организма к ее выполнению. В восстановительном периоде преобладают процессы ассимиляции, а восстановление энергетических ресурсов происходит с превышением исходно-го уровня (сверхвосстановление, или суперкомпенсация). Это имеет огромное значение для повышения тренированности организма и его физиологических систем, обеспечивающих повышение работоспособности. Схематически процесс восстановления можно представить в виде трех взаимодополняющих звеньев: 1) устранение изменений и нару-. шений в систе-мах нейрогуморального регулирования; 2) выведение продуктов распада, обра-зующихся в тканях и клетках работавшего органа, из мест их возникновения; 3) устранение продуктов распада из внутренней среды организма. В течение жизни функциональное состояние организма периодически меняется. Такие периодические изменения могут происходить в короткие ин-тервалы и в течение длительных периодов. Периодическое восстановление свя-зано с биоритмами, которые обусловлены суточной периодикой, временем го-да, возрастными изменениями, половыми признаками, влиянием природных условий, окружающей среды. Так, изменение временного пояса, температурных условий, геомагнитные бури могут уменьшить активность восстановления и ограничить умственную и физическую работоспособность. Различают раннюю и позднюю фазу восстановления. Ранняя фаза закан-чивается через несколько минут после легкой работы, после тяжелой — через несколько часов; поздние фазы восстановления могут длиться до нескольких суток. Утомление сопровождается фазой пониженной работоспособности, а спустя какое-то время может смениться фазой повышенной работоспособности. Длительность этих фаз зависит от степени тренированности организма, а также от выполняемой работы. Функции различных систем организма восстанавливаются не одновре-менно. К примеру, после длительного бега первой возвращается к исходным параметрам функция внешнего дыхания (частота и глубина); через несколько часов стабилизируется частота сердечных сокращений и артериальное давле-ние; показатели же сенсомоторных реакций возвращаются к исходному уровню спустя сутки и более; у марафонцев основной обмен восстанавливается спустя трое суток после пробега. Рационально сочетать нагрузки и отдых необходимо для того, чтобы со-хранить и развить активность восстановительных процессов. Дополнительными средствами восстановления могут быть факторы гигиены, питания, массаж, биологически активные вещества (витамины). Главный критерий положитель-ной динамики восстановительных процессов — готовность к повторной дея-тельности, а наиболее объективным показателем восстановления работоспо-собности служит максимальный объем повторной работы. С особой тщательно-стью необходимо учитывать нюансы восстановительных процессов при орга-низации занятий физическими упражнениями и планировании тренировочных нагрузок. Повторные нагрузки целесообразно выполнять в фазе повышенной работоспособности. Слишком длинные интервалы отдыха снижают эффектив-ность тренировочного процесса. Так, после скоростного бега на 60—80 м ки-слородный долг ликвидируется в течение 5—8 мин. Возбудимость же цен-тральной нервной системы в течение этого времени сохраняется на высоком уровне. Поэтому оптимальным для повторения скоростной работы будет ин-тервал в 5—8 мин. Чтобы ускорить процесс восстановления, в спортивной практике исполь-зуется активный отдых, т.е. переключение на другой вид деятельности. Значе-ние активного отдыха для восстановления работоспособности впервые было установлено русским физиологом И.М. Сеченовым (1829—1905). Он показал, к примеру, что утомленная конечность восстанавливается ускоренно не при пас-сивном отдыхе, а при работе другой конечностью. 2.7. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ Биологические ритмы — регулярное, периодическое повторение во вре-мени характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий. В той или иной мере биоритмы присущи всем живым организ-мам. Они характеризуются периодом, амплитудой, фазой, средним уровнем, профилем и делятся на экзогенные (вызванные воздействием окружающей сре-ды) и эндогенные (обусловленные процессами в самой живой системе). Суще-ствуют биоритмы клеток, органа, организма, сообщества. По выполняемой функции биологические ритмы делят на физиологические — рабочие циклы, связанные с деятельностью отдельных систем (дыхание, сердцебиение) и эко-логические, или адаптивные, служащие для приспособления организма к пе-риодичности окружающей среды (например, зима — лето). Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки (от 60 удар/мин сердца в покое до 180—200 удар/мин при выполнении работы); период экологических ритмов сравни-тельно постоянен, закреплен генетически (т.е. связан с наследственностью), в естественных условиях захвачен циклами окружающей среды, выполняет функцию «биологических часов». Известным примером действия биологических часов служат «совы» и «жаворонки». Замечено, что в течение дня работоспособность меняется, ночь же нам природа предоставила для отдыха. Установлено, что период активности, когда уровень физиологических функций высок, это время с 10 до 12 и с 16 до 18 часов. К 14 часам и в вечернее время работоспособность снижается. Между тем не все люди подчиняются такой закономерности: одни успешнее справля-ются с работой с утра и в первой половине дня (их называют жаворонками), другие — вечером и даже ночью (их называют совами). В современных условиях приобрели значимость социальные ритмы, в плену которых мы находимся постоянно: начало и конец рабочего дня, укоро-чение отдыха и сна, несвоевременный прием пищи, ночные бдения. Социаль-ные ритмы оказывают все возрастающее давление на ритмы биологические, ставят их в зависимость, не считаясь с естественными потребностями организ-ма. Студенты отличаются большей социальной активностью и высоким эмо-циональным тонусом, и, видимо, не случайно им присуща гипертоническая бо-лезнь более, чем их сверстникам из других социальных групп. Итак, ритмы жизни обусловлены физиологическими процессами в орга-низме, природными и социальными факторами: сменой времен года, суток, со-стоянием солнечной активности и космического излучения, вращением Луны вокруг Земли (и расположением и влиянием планет друг на друга), сменой сна и бодрствования, трудовых процессов и отдыха, двигательной активности и пассивного отдыха. Все органы и функциональные системы организма имеют собственные ритмы, измеряемые в секундах, часах, неделях, месяцах и годах. Взаимодействуя друг с другом, биоритмы отдельных органов и систем образу-ют упорядоченную систему ритмических процессов, которая и организует дея-тельность целостного организма во времени. Знание и рациональное использование биологических ритмов может су-щественно помочь в процессе подготовки и в выступлениях на соревнованиях. Если вы обратите внимание на календарь соревнований, то увидите, что наибо-лее интенсивная часть программы приходится на утренние (.с 10 до 12) и ве-черние (с 15 до 19) часы, т.е. на то время суток, которое ближе всего к естест-венным подъемам работоспособности. Многие исследователи считают, что ос-новную нагрузку спортсмены должны получать во второй половине дня. Учи-тывая биоритмы, можно добиваться более высоких результатов меньшей фи-зиологической ценой. Профессиональные спортсмены тренируются по не-скольку раз в день, особенно в предсоревновательный период, и многие из них показывают хорошие результаты благодаря тому, что они подготовлены к лю-бому времени соревнований. Наука о биологических ритмах имеет огромное практическое значение и для медицины. Появились новые понятия: хрономедицина, хронодиагностика, хронотерапия, хронопрофилактика, хронопатология, хронофармакология и др. Эти понятия связаны с использованием фактора времени, 'биоритмов в практи-ке лечения больных. Ведь физиологические показатели одного и того же чело-века, полученные утром, в полдень или глубокой ночью, существенно отлича-ются, их можно трактовать с различных позиций. Стоматологи, например, зна-ют, что чувствительность зубов к болевым раздражителям максимальна к 18 часам и минимальна вскоре после полуночи, поэтому все наиболее болезнен-ные процедуры они стремятся выполнить утром. Использовать фактор времени целесообразно во многих областях дея-тельности человека. Если режим рабочего дня, учебных занятий, питания, от-дыха, занятий физическими упражнениями составлен без учета биологических ритмов, то это может привести не только к снижению умственной или физиче-ской работоспособности, но и к развитию какого-либо заболевания. 2.8. ГИПОКИНЕЗИЯ И ГИПОДИНАМИЯ Гипокинезия (греч. hypo — понижение, уменьшение, недостаточность; ki-nesis — движение) — особое состояние организма, обусловленное недостаточ-ностью двигательной активности. В ряде случаев это состояние приводит к ги-подинамии. Гиподинамия (греч. hypo — понижение; dynamis — сила) — сово-купность 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 сни-жается функциональная активность органов и систем, нарушается деятельность регуляторных механизмов, обеспечивающих их взаимосвязь, ухудшается ус-тойчивость к различным неблагоприятным факторам; уменьшается интенсив-ность и объем афферентной информации, связанной с мышечными сокраще-ниями, 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 неблагопри-ятно 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, угле-водов, воды и солей). Уменьшается жизненная емкость легких и легочная вен-тиляция, интенсивность газообмена. Все это сопровождается ослаблением взаимосвязи двигательных и вегетативных функций, неадекватностью нервно-мышечных напряжений. Таким образом, при гиподинамии в организме создает-ся ситуация, чреватая «аварийными» последствиями для его жизнедеятельно-сти. Если добавить, что отсутствие необходимых систематических занятий фи-зическими 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. 2.9. СРЕДСТВА ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ УСТОЙЧИВОСТЬ К УМСТВЕННОЙ И ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ Основное средство физической культуры — физические упражнения. Существует физиологическая классификация упражнений, в которой вся мно-гообразная мышечная деятельность объединена в отдельные группы упражне-ний по физиологическим признакам. Устойчивость организма к неблагоприятным факторам зависит от врож-денных и приобретенных свойств. Она весьма подвижна и поддается трениров-ке как средствами мышечных нагрузок, так и различными внешними воздейст-виями (температурными колебаниями, недостатком или избытком кислорода, углекислого газа). Отмечено, например, что физическая тренировка путем со-вершенствования физиологических механизмов повышает устойчивость к пере-греванию, переохлаждению, гипоксии, действию некоторых токсических ве-ществ, снижает заболеваемость и повышает работоспособность. Тренирован-ные лыжники при охлаждении их тела до 35?С сохраняют высокую работоспо-собность. Если нетренированные люди не в состоянии выполнять работу при подъеме их температуры до 37—38?С, то тренированные успешно справляются с нагрузкой даже тогда, когда температура их тела достигает 39°С и более. У людей, которые систематически и активно занимаются физическими упражнениями, повышается психическая, умственная и эмоциональная устой-чивость при выполнении напряженной умственной или физической деятельно-сти. К числу основных физических (или двигательных) качеств, обеспечи-вающих высокий уровень физической работоспособности человека, относят си-лу, быстроту и выносливость, которые проявляются в определенных соотно-шениях в зависимости от условий выполнения той или иной двигательной дея-тельности, ее характера, специфики, продолжительности, мощности и интен-сивности. К названным физическим качествам следует добавить гибкость и ловкость, которые во многом определяют успешность выполнения некоторых видов физических упражнений. Многообразие и специфичность воздействия упражнений на организм человека можно понять, ознакомившись с физиологи-ческой классификацией физических упражнений (с точки зрения спортивных физиологов). В основу ее положены определенные физиологические классифи-кационные признаки, которые присущи всем видам мышечной деятельности, входящим в конкретную группу. Так, по характеру мышечных сокращений ра-бота мышц может носить статический или динамический характер. Деятель-ность мышц в условиях сохранения неподвижного положения тела или его звеньев, а также упражнение мышц при удержании какого-либо груза без его перемещения характеризуется как статическая работа (статическое усилие). Статическими усилиями характеризуется поддержание разнообразных поз тела, а усилия мышц при динамической работе связаны с перемещениями тела или его звеньев в пространстве. Д Значительная группа физических упражнений выполняется в строго постоянных (стандартных) условиях как на тренировках, так и на соревнова-ниях; двигательные акты при этом производятся в определенной последова-тельности. В рамках определенной стандартности движений и условий их вы-полнения совершенствуется выполнение конкретных движений с проявлением силы, быстроты, выносливости, высокой координации при их выполнении. Есть также большая группа физических упражнений, особенность кото-рых в нестандартности, непостоянстве условий их выполнения, в меняющей-ся ситуации, требующей мгновенной двигательной реакции (единоборства, спортивные игры). Две большие группы физических упражнений, связанные со стандартностью или нестандартностью движений, в свою очередь, делятся на упражнения (движения) циклического характера (ходьба, бег, плавание, гребля, передвижения на коньках, лыжах, велосипеде и т.п.) и упражнения ацикличе-ского характера (упражнения без обязательной слитной повторяемости опреде-ленных циклов, имеющих четко выраженные начало и завершение движения: прыжки, метания, гимнастические и акробатические элементы, поднимание тя-жестей. Общее для движений циклического характера состоит в том, что все они представляют работу постоянной и переменной мощности с различной продолжительностью. Многообразный характер движений не всегда позволяет точно определить мощность выполненной, работы (т.е. количество работы в единицу времени, связанное с силой мышечных сокращений, их частотой и ам-плитудой), в таких случаях используется термин «интенсивность». Предельная продолжительность работы зависит от ее мощности, интенсивности и объема, а характер выполнения работы связан с процессом утомления в организме. Если мощность работы велика, то длительность ее мала вследствие быстро насту-пающего утомления, и наоборот. При работе циклического характера спортив-ные физиологи различают зону максимальной мощности (продолжительность работы не превышает 20—30 с, причем утомление и снижение работоспособно-сти большей частью наступает уже через 10—15 с); субмаксимальной (от 20—30 до 3—5 с); большой (от 3—5 до 30—50 мин) и умеренной (продолжитель-ность 50 мин и более). Особенности функциональных сдвигов организма при выполнении раз-личных видов циклической работы в различных зонах мощности определяет спортивный результат. Так, например, основной характерной чертой работы в зоне максимальной мощности является то, что деятельность мышц протекает в бескислородных (анаэробных) условиях. Мощность работы настолько велика, что организм не в состоянии обеспечить ее совершение за счет кислородных (аэробных) процессов. Если бы такая мощность достигалась за счет кислород-ных реакций, то органы кровообращения и дыхания должны были обеспечить доставку к мышцам свыше 40 л кислорода в 1 мин. Но даже у высококвалифи-цированного спортсмена при полном усилении функции дыхания и кровообра-щения потребление кислорода может только приближаться к указанной цифре. В течение же первых 10—20 с работы потребление кислорода в пересчете на 1 мин достигает лишь 1 —2 л. Поэтому работа максимальной мощности выпол-няется «в долг», который ликвидируется после окончания мышечной деятель-ности. Процессы дыхания и кровообращения во время работы максимальной мощности не успевают усилиться до уровня, обеспечивающего нужное количе-ство кислорода, чтобы дать энергию работающим мышцам. Во время спринтер-ского бега делается лишь несколько поверхностных дыханий, а иногда такой бег совершается при полной задержке дыхания. При этом афферентные и эф-ферентные отделы нервной системы функционируют с максимальным напря-жением, вызывая достаточно быстрое утомление клеток центральной нервной системы. Причина утомления самих мышц связана со значительным накопле-нием продуктов анаэробного обмена и истощением энергетических веществ в них. Главная масса энергии, освобождающаяся при работе максимальной мощ-ности, образуется за счет энергии распада АТФ и КФ. Кислородный долг, лик-видируемый в период восстановления после выполненной работы, использует-ся на окислительный ресинтез (восстановление) этих веществ. Снижение мощности и увеличение продолжительности работы связано с тем, что помимо анаэробных реакций энергообеспечения мышечной деятельно-сти разворачиваются также и процессы аэробного энергообразования. Это уве-личивает (вплоть до полного удовлетворения потребности) поступление кисло-рода к работающим мышцам. Так, при выполнении работы в зоне относительно умеренной мощности (бег на длинные и сверхдлинные дистанции)- уровень по-требления кислорода может достигать примерно 85% максимально возможно-го. При этом часть потребляемого кислорода используется на окислительный ресинтез АТФ, КФ и углеводов. При длительной (иногда многочасовой) работе умеренной мощности углеводные запасы организма (гликоген) значительно уменьшаются, что приводит к снижению содержания глюкозы в крови, отрица-тельно сказываясь на деятельности нервных центров, мышц и других работаю-щих органов. Чтобы восполнить израсходованные углеводные запасы организ-ма в процессе длительных забегов и проплывов, предусматривается специаль-ное питание растворами сахара, глюкозы, соками. Ациклические движения не обладают слитной повторяемостью циклов и представляют собою стереотипно следующие фазы движений с четким завер-шением. Чтобы выполнить их, необходимо проявить силу, быстроту, высокую координацию движений (движения силового и скоростно-силового характера). Успешность выполнения этих упражнений связана с проявлением либо макси-мальной силы,, либо скорости, либо сочетания того и другого и зависит от не-обходимого уровня функциональной готовности систем организма в целом. К средствам физической культуры относятся не только физические уп-ражнения, но и оздоровительные силы природы (солнце, воздух и вода), гигие-нические факторы (режим труда, сна, питания, санитарно-гигиенические усло-вия). Использование оздоровительных сил природы способствует укреплению и активизации защитных сил организма, стимулирует обмен веществ и деятель-ность физиологических систем и отдельных органов. Чтобы повысить уровень физической и умственной работоспособности, необходимо бывать на свежем воздухе, отказаться от вредных привычек, проявлять двигательную активность, заниматься закаливанием. Систематические занятия физическими упражнения-ми в условиях напряженной учебной деятельности снимают нервно-психические напряжения, а систематическая мышечная деятельность повышает психическую, умственную и эмоциональную устойчивость организма при на-пряженной учебной работе. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Понятие о социально-биологических основах физической культуры. 2. Естественно-научные основы физической культуры и спорта. 3. Принцип целостности организма и его единства с окружающей средой. 4. Саморегуляция и самосовершенствование организма. 5. Общее представление о строении тела человека. 6. Перечислите виды тканей организма и их свойства общего и специфи-ческого характера. 7. Три основных полости туловища организма человека. Назовите какие органы в них расположены. 8. Понятие об органе и системе органов. 9. Форма и функции костей скелета человека. 10. Из чего состоит скелет человека. 11. Позвоночник. Его отделы и функции. 12. Понятие о грудной клетке и ее функциях. 13. Общее представление о строении черепа и его функциях. 14. Понятие о суставах, связках и сухожилиях. 15. Представление об опорно-двигательном аппарате. 16. Представление о мышечной системе (функции поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры). 17. Представление о строении мышечной ткани, 18. Роль мышц туловища, головы, шеи, верхних и нижних конечностей. 19. Общее представление об энергообеспечении мышечного сокращения. 20. Представление о дыхательной системе. 21. Представление о пищеварительной системе. 22. Представление о выделительной системе. 23. ЦНС, ее отделы и функции. 24. Строение и функции спинного мозга. 25. Головной мозг (строение и функции). 26. Вегетативная нервная система и соматическая нервная система. 27. Симпатическая и парасимпатическая нервная система. 28.. Понятие о рецепторах. 29. Анализаторы. 30. Железы внутренней секреции. 31. Внешняя среда, ее природные, биологические и социальные факторы. 32. Гомеостаз. 33. Экологические факторы и их влияние на организм. 34. Понятие о функциональной активности человека. 35. Характеристика умственного труда. 36. Характеристика физического труда. 37. Двигательный режим, сочетание труда и отдыха. Виды отдыха. 38. Взаимосвязи физической и умственной деятельности человека. 39. Понятие об утомлении при физической и умственной деятельности. 40. Процесс восстановления. 41. Представление о биологических ритмах человека. 42. Гипокинезия и гиподинамия. 43. Средства физической культуры. 44. Физиологическая классификация физических упражнений. ЧАСТЬ ВТОРАЯ 2.10. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАПРАВЛЕННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ 2.10.1. РОЛЬ УПРАЖНЕНИЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТРЕНИРОВАННОСТИ ОРГАНИЗМА В ПОКОЕ, ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СТАНДАРТНОЙ И ПРЕДЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ РАБОТЫ Формирование и совершенствование различных морфо-физиологических функций и организма в целом зависят от их способности к дальнейшему разви-тию, что имеет во многом .генетическую (врожденную) основу и особенно важно для достижения как оптимальных, так и максимальных показателей фи-зической и умственной работоспособности. При этом следует знать, что спо-собность к выполнению физической работы может возрастать многократно, но до определенных пределов, тогда как умственная деятельность фактически не имеет ограничений в своем развитии. Каждый организм обладает определен-ными резервными возможностями. Систематическая мышечная деятельность позволяет путем совершенствования физиологических функций мобилизовать те резервы, о существовании которых многие даже не догадываются. Причем адаптированный к нагрузкам организм обладает гораздо большими резервами, более экономно и полно может их использовать. Так, в результате целенаправ-ленных систематических занятий физическими упражнениями объем сердца может увеличиваться в 2—3 раза, легочная вентиляция — в 20—30 раз, макси-мальное потребление кислорода возрастает на порядок, устойчивость к гипок-сии значительно повышается. Организм с более высокими морфофункциональ-ными показателями физиологических систем и органов обладает повышенной способностью выполнять более значительные по мощности, объему, интенсив-ности и продолжительности физические нагрузки. Особенности морфофунк-ционального состояния разных систем организма, формирующиеся в результате двигательной деятельности, называют физиологическими показателями трени-рованности. Они изучаются у человека в состоянии относительного покоя, при выполнении стандартных нагрузок и нагрузок различной мощности, в том чис-ле и предельных. Одни физиологические показатели менее изменчивы, другие более и зависят от двигательной специализации и индивидуальных особенно-стей каждого занимающегося. Основное средство физической культуры в процессе двигательной трени-ровки это физические упражнения. Во многих учебниках физиологии приво-дятся данные о том, что процесс упражнения стал предметом научного иссле-дования под влиянием эволюционного учения Ж. Ламарка и Ч. Дарвина только в XIX в. В 1809 г. Ламарк опубликовал материал, где отметил, что у животных, обладающих нервной системой, развиваются органы, которые упражняются, а органы, которые не упражняются — слабеют и уменьшаются. Заслугой П.Ф. Лесгафта, известного анатома и отечественного общественного деятеля XIX — начала XX в., было то, что он показал конкретную морфологическую пере-стройку организма и отдельных органов человека в процессе упражнений и тренировки. Известные российские физиологи И.М. Сеченов и И.П. Павлов показали роль центральной нервной системы в развитии тренированности на всех стади-ях упражнения при формировании приспособительных процессов организма. В дальнейшем многие исследователи доказали, что упражнение вызывает глубо-кую перестройку во всех органах и системах организма человека. Сущность упражнения (а следовательно, и тренировки) составляют физиологические, биохимические, морфологические изменения, возникающие под воздействием многократно повторяющейся работы или других видов активности и при изме-няющейся нагрузке и отражающие единство расхода и восстановления функ-циональных и структурных ресурсов в организме. В ходе тренировки развитие работоспособности организма имеет разную динамику, но оно характеризует изменения, происходящие в организме в про-цессе упражнения, и отражает как наследственные качества организма, так и методы их развития и совершенствования. Таким образом, эффективность уп-ражнения, находящая выражение в виде результата (достижение здоровья, ус-пех в умственной, спортивной и другой деятельности), может иметь разные пу-ти и динамику на всем пути процесса тренировки. Важная задача упражнения — сохранить здоровье и работоспособность на оптимальном уровне за счет ак-тивизации восстановительных процессов. В ходе упражнения совершенствуют-ся высшая нервная деятельность, функции центральной нервной, нервно-мышечной, сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной и других сис-тем, обмен веществ и энергии, а также системы их нейрогуморального регули-рования к числу показателей тренированности в покое можно отнести: 1) изменения в состоянии центральной нервной системы, увеличение .подвижности нервных процессов, укорочение скрытого периода двигательных реакций; 2) изменения опорно-двигательного аппарата (увеличенная масса и воз-росший объем скелетных мышц, гипертрофия мышц, сопровождаемая улучше-нием их кровоснабжения, положительные биохимические сдвиги, повышенная возбудимость и лабильность нервно-мышечной системы); 3) изменения функции органов дыхания (частота дыхания у тренирован-ных в покое меньше, чем у нетренированных); кровообращения (частота сер-дечных сокращений в покое также меньше, чем у нетренированных); состава крови и т.п. Тренированный организм расходует, находясь в покое, меньше энергии, чем нетренированный. Как показали исследования основного обмена, в состоя-нии покоя, утром, натощак, в дни, которым не предшествовали дни соревнова-ний и усиленных тренировок, общий расход энергии у тренированного орга-низма ниже, чем у нетренированного, на 10% и даже на 15%. Понижение энер-гетических затрат при тренировке связано с соответствующим уменьшением количества потребляемого кислорода, вентиляции легких. Все это обусловлено отчасти тем, что тренированные лица лучше расслабляют свои мышцы, чем не-тренированные. Дополнительное же напряжение мышц всегда связано с допол-нительными энергетическими затратами. Кроме того, у тренированных отмеча-ется в состоянии покоя несколько более пониженная возбудимость нервной системы по сравнению с нетренированными. Наряду с этим у них хорошая уравновешенность процессов возбуждения и торможения. Все эти изменения свидетельствуют о том, что тренированный организм очень экономно расходу-ет энергию в покое, в процессе глубокого отдыха совершается перестройка его функций, происходит накопление энергии для предстоящей интенсивной дея-тельности. Замедленная работа органов дыхания и кровообращения. Выше уже отмечалось, что в состоянии покоя у тренированных вентиляция легких мень-ше, чем у нетренированных. Это связано с малой частотой дыхательных дви-жений. Глубина же отдельных дыханий изменяется незначительно, а подчас даже несколько увеличивается. Подобная тенденция наблюдается и в работе сердца. Относительно низ-кий уровень минутного объема крови в состоянии покоя у тренированного по сравнению с нетренированным обусловлен небольшой частотой сердечных со-кращений. Редкий пульс (брадикардия) — один из основных физиологических спутников тренированности. У спортсменов, специализирующихся в стайер-ских дистанциях, частота сердечных сокращений в покое особенно мала — 40 удар/мин и меньше. Это почти никогда не наблюдается у неспортсменов. Для них наиболее типична частота пульса — около 70 удар/мин. Тренировка накладывает глубокий отпечаток на организм, вызывая в нем как морфологические, так физиологические и биохимические перестройки. Все они направлены на обеспечение высокой активности организма при выполне-нии работы. Реакции на стандартные (тестирующие) нагрузки у тренированных лиц характеризуются следующими особенностями: 1) все показатели деятель-ности функциональных систем в начале работы (в период врабатывания) ока-зываются выше, чем у нетренированных; 2) в процессе работы уровень физио-логических сдвигов менее высок; 3) период восстановления существенно коро-че, При одной и той же работе тренированные спортсмены расходуют мень-ше энергии, чем нетренированные. У первых меньше величина кислородного запроса, меньше размер кислородной задолженности, но относительно большая доля кислорода потребляется во время работы. Следовательно, одна и та же ра-бота происходит у тренированных с большей долей участия аэробных процес-сов, а у нетренированных — анаэробных. Вместе с тем во время одинаковой работы у тренированных ниже, чем у нетренированных, показатели потребле-ния кислорода, вентиляции легких, частоты дыхания. Аналогичные изменения наблюдаются в деятельности сердечно-сосудистой системы. Минутный объем крови, частота сердечных сокращений, систолическое кровяное давление повышаются во время стандартной работы в меньшей степени у более тренированных. Изменения в химизме крови и мочи, вызванные стандартной работой, у более тренированных, как правило, выраже-ны слабее по сравнению с менее тренированными. У первых работа вызывает меньшее нагревание организма и потоотделение, чем у вторых. Характерны различия в показателях работы самих мышц. Электро-миографические исследования позволили обнаружить, что электрическая ак-тивность мышц у тренированных повышена не так сильно, как у нетренирован-ных, менее продолжительна, концентрируется к моменту наибольших усилий, снижаясь до нуля в периоды расслабления. Более высокие показатели возбуди-мости мышц и нервной системы, неадекватные изменения функций различных анализаторов особенно выражены у менее тренированных. Результаты всех этих исследований позволяют сделать два важных выво-да относительно влияния тренировки. Первый заключается в том, что трениро-ванный организм выполняет стандартную работу более экономно, чем нетре-нированный. Тренировка обусловливает такие приспособительные изменения в организме, которые вызывают экономизацию всех физиологических функций. Бурная реакция организма на работу у нетренированного человека проявляется в неэкономном расходовании сил и энергии, чрезмерном функционировании различных физиологических систем, их малой взаимной отрегулированности. В процессе тренировки организм приобретает способность реагировать на ту же работу умереннее, его физиологические системы начинают действовать более согласованно, координированно, силы расходуются экономнее. Второй вывод состоит в том, что одна и та же работа по мере развития тренированности становится менее утомительной. Для нетренированного стандартная работа может оказаться относительно трудной, выполняется им с напряжением, харак-терным для тяжелой работы, и вызывает утомление, тогда как для тренирован-ного та же нагрузка будет относительно легкой, потребует меньшего напряже-ния и не вызовет большого утомления. Эти два взаимосвязанных результата тренировки — возрастающая эко-номичность и уменьшающаяся утомительность работы ~ отражают ее физиоло-гическое значение для организма. Явление экономизации обнаружилось, как было показано выше, уже при исследовании организма в состоянии покоя. Ис-следования же во время работы позволили увидеть также те физиологические процессы, которые обусловливают благоприятные реакции организма на работу вследствие тренировки, уменьшают степень трудности и утомительности рабо-ты. Процесс восстановления после стандартной работы у тренированных заканчивается раньше, чем у нетренированных. Ход кривой восстановления какой-либо функции сразу после работы у тренированных характеризуется бо-лее крутым спадом, в то время как у нетренированных — более поло Проявления тренированности при предельно нагрузке. Нагрузка, вы-полняемая на тренировках и соревнованиях, не бывает стандартной. На напря-женной тренировке и соревнованиях каждый стремится достичь максимально возможной для него интенсивности работы. Физиологические исследования, проводимые при работе на пределе функциональных возможностей организма, могут дать представление о его физиологических возможностях. Применяются три варианта исследований при такой работе. Первый ва-риант состоит в регистрации физиологических изменений во время выполне-ния спортивного упражнения в условиях соревнования или близких к ним. Фи-зиологические функции регистрируются во время этой работы, или сразу после нее, или на протяжении всего последующего восстановительного периода. Второй вариант представляет собой лабораторную работу в виде бега на месте, или работу на велоэргометре, или бег на тредбане. Испытуемый совер-шает работу, постепенно усиливая ее мощность с целью максимальной мобили-зации всех функций организма, обеспечивающих предельную работу. К концу такого усиления испытуемый уже работает в полную силу своих возможностей. В это время и производят необходимые физиологические замеры, которые ха-рактеризуют предельную мобилизацию физиологических возможностей орга-низма спортсмена. Третий вариант заключается в том, что испытуемый совершает работу, строго стандартную по мощности. Однако продолжительность работы не огра-ничивается. Она производится до тех пор, пока испытуемый может поддержи-вать заданную мощность (заданное число оборотов педалей, темп бега при оп-ределенной высоте подъема бедра, скорость бега или плавания за лидером). Ра-бота прекращается в тот момент, когда ее мощность или скорость передвиже-ния начинают неотвратимо падать и испытуемый даже при всем напряжении своих сил вынужден отказаться от дальнейшего выполнения работы в данных условиях. Иначе говоря, с целью характеристики тренированности исследуется выполнение работы «до отказа». Результаты исследований при предельной работе спортсмена резко отли-чаются от тех, которые были получены при изучении стандартной работы. При предельной работе отмечалось обратное: у тренированных во многих физиоло-гических показателях были большие сдвиги, чем у нетренированных. Это вы-ражается в том, что тренированный расходует при предельной работе больше энергии, чем нетренированный, а объясняется тем, что сама работа, произве-денная тренированным, превышает величину работы, которую может выпол-нить нетренированный. Экономизация проявляется в несколько меньшем рас-ходе энергии на единицу работы, однако весь объем работы у тренированного при предельной работе настолько велик, что общая величина затраченной энер-гии оказывается очень большой. Преобладание расхода энергии у тренированных особенно заметно в тех случаях, когда выполняемая работа не отличается сложностью. Вращение педа-лей велоэргометра сопровождается почти одинаковым расходом энергии у мас-тера спорта и спортсмена третьего разряда. Между тем различия в количестве работы, которую может выполнить на велоэргометре мастер или новичок, очень велики, что и определяет различия в величинах энергетических трат. Весьма тесно связаны с тренированностью спортсмена показатели мак-симального потребления кислорода. Чем тренированнее спортсмен, тем боль-шее количество кислорода он в состоянии потребить во время предельной ра-боты. Самые высокие показатели (5,5—6,5 л/мин, или 80—90 мл/кг) зарегист-рированы у представителей циклических видов спорта — мастеров междуна-родного класса, находящихся в момент исследования в состоянии наилучшей спортивной формы. Несколько меньшие цифры — около 4,5—5,5 л/мин, или 70—80 мл/кг, — отмечаются у менее подготовленных мастеров спорта и неко-торых перворазрядников. У спортсменов второго, третьего разряда величина максимального потребления кислорода достигает приблизительно 3,5— 4,5 л/мин, или 60—70 мл/кг. Показатель ниже 3 л/мин, или 50 мл/кг, характеризует низкий уровень тренированности. Такая тесная связь между максимальным потреблением кислорода и тре-нированностью наблюдается в тех видах спорта, которые предъявляют значи-тельные требования к снабжению мышц кислородом и характеризуются высо-ким уровнем аэробных реакции. Для специализирующихся в работе макси-мальной мощности связь между тренированностью и максимальным потребле-нием кислорода очень мала, так как для них более характерна связь между тре-нированностью и максимальным кислородным долгом, отражающим возмож-ный объем анаэробных процессов в организме. У таких спортсменов (напри-мер, бегунов на короткие и средние дистанции) максимальный кислородный долг может достигать 25 л, если это спортсмены очень высокого класса. У ме-нее тренированных спортсменов максимальный кислородный долг не превы-шает 10—15 л. Большая величина максимального потребления кислорода у высокотре-нированных спортсменов тесно связана с большими величинами объема дыха-ния и кровообращения. Максимальное потребление кислорода, равное 5—6 л/мин, сопровождается легочной вентиляцией, достигающей 200 л в 1 мин, при частоте дыхания, превышающей 60 в 1 мин, и глубине каждого дыхания, рав-ной более 3 л. Иначе говоря, максимальное потребление кислорода сопровож-дается максимальной интенсивностью легочного дыхания, которое у высоко-тренированных спортсменов достигает значительно больших величин, чем у малотренированных. Соответственно этому максимальных величин достигает минутный объем крови. Для того чтобы транспортировать от легких в мышцы 5—6 л кислорода в 1 мин, сердце должно перекачивать в каждую минуту около 35 л крови. Частота сердечных сокращений при этом составляет 180—190 в 1 мин, а систолический объем крови может превышать 170 мл. Естественно, что столь резко возрастающая скорость кровотока сопровождается высоким подъе-мом артериального давления, достигающим 200—250 мм рт. ст. Если выполняемая предельная работа характеризуется высокой интен-сивностью анаэробных реакций, то она сопровождается накоплением продук-тов анаэробного распада. Оно больше у тренированных спортсменов, чем у не-тренированных. Например, концентрация молочной кислоты в крови при пре-дельной работе может доходить у тренированных спортсменов до 250—300 мг%. Соответственно этому общие биохимические сдвиги в крови и моче у тренированных спортсменов при предельной работе значительно большие, чем у нетренированных. Понижение уровня сахара в крови, являющееся одним из основных при-знаков утомления, наиболее выражено при очень длительной работе у хорошо тренированных спортсменов. Даже при величине содержания сахара в крови ниже 50 мг% тренированной марафонец еще долго способен сохранять высокий темп бега, в то время как нетренированный при таком низком содержании са-хара в крови вынужден сойти с дистанции. Значительные изменения в химизме крови во время работы говорят о том, что центральная нервная система тренированного организма обладает устойчи-востью к действию резко измененного состава внутренней среды. Организм высокотренированного спортсмена обладает повышенной сопротивляемостью к действию факторов утомления, иначе говоря, большой выносливостью. Он со-храняет работоспособность при таких условиях, при которых нетренированный организм вынужден прекратить работу. Таким образом, функциональные показатели тренированности при вы-полнении предельно напряженной работы в циклических видах двигательной деятельности обусловливаются мощностью работы. Так, из приведенных данных видно, что при работе субмаксимальной и мак-симальной мощности наибольшее значение имеют анаэробные процессы энер-гообеспечения, т.е. способность адаптации организма к работе при существен-но измененном составе внутренней среды в кислую сторону. При работе боль-шой и умеренной мощности главным фактором результативности является своевременная и удовлетворяющая доставка кислорода к работающим тканям. Аэробные возможности организма при этом должны быть очень высоки. При предельно напряженной мышечной деятельности происходят значи-тельные изменения практически во всех системах организма, и это говорит о том, что выполнение этой напряженной работы связано с вовлечением в ее реа-лизацию больших резервных мощностей организма, с усилением обмена ве-ществ и энергии. Таким образом, организм человека, систематически занимающегося ак-тивной двигательной деятельностью, в состоянии совершить более значитель-ную по объему и интенсивности работу, чем организм человека, не занимающе-гося ею. Это обусловлено систематической активизацией физиологических и функциональных систем организма, вовлечением и повышением их резервных возможностей, своего рода тренированностью процессов их использования и пополнения. Каждая клетка, их совокупность, орган, система органов, любая функциональная система в результате целенаправленной систематической уп-ражняемости повышают показатели своих функциональных возможностей и резервных мощностей, обеспечивая в итоге более высокую работоспособность организма за счет того же эффекта упражняемости, тренированности мобили-зации обменных процессм. 2.10.2. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ Основной признак живого организма — обмен веществ и энергии. В ор-ганизме непрерывно идут пластические процессы, процессы роста, образования сложных веществ, из которых состоят клетки и ткани. Параллельно происходит обратный процесс разрушения. Всякая деятельность человека связана с расхо-дованием энергии. Даже во время сна многие органы (сердце, легкие, дыха-тельные мышцы) расходуют значительное количество энергии. Нормальное протекание этих процессов требует расщепления сложных органических ве-ществ, так как они являются единственными источниками энергии для живот-ных и человека. Такими веществами являются белки, жиры и углеводы. Боль-шое значение для нормального обмена веществ имеют также вода, витамины и минеральные соли. Процессы образования в клетках организма необходимых ему веществ, извлечение и накопление энергии (ассимиляция) и процессы окисления и распада органических соединений, превращение энергии и ее рас-ход (диссимиляция) на нужды жизнедеятельности организма между собой тес-но переплетены, обеспечивают необходимую интенсивность обменных процес-сов в целом и баланс поступления и расхода веществ и энергии. Обменные процессы протекают очень интенсивно. Почти половина тка-ней тела обновляется или заменяется полностью в течение трех месяцев. За 5 лет учебы роговица глаза у студента сменяется 350 раз, ткани желудка обнов-ляются 500 раз, эритроцитов вырабатывается до 300 млрд ежедневно, в течение 5—7 дней половина всего белкового азота печени заменяется. Обмен белков. Белки — необходимый строительный материал прото-плазмы клеток. Они выполняют в организме специальные функции. Все фер-менты, многие гормоны, зрительный пурпур сетчатки, переносчики кислорода, защитные вещества крови являются белковыми телами. Белки сложны по сво-ему строению и весьма специфичны. Белки, содержащиеся в пище, и белки в составе нашего тела значительно отличатся по своим качествам. Если белок из-влечь из пищи и ввести непосредственно в кровь, то человек может погибнуть. Белки состоят из белковых элементов ~ аминокислот, которые образуются при переваривании животного и растительного белка и поступают в кровь из тонко-го кишечника. В состав клеток живого организма входит более 20 типов амино-кислот. В клетках непрерывно протекают процессы синтеза огромных белко-вых молекул, состоящих из цепочек аминокислот. Сочетание этих аминокислот (всех или части из них), соединенных в цепочки в разной последовательности, и обусловливает бесчисленное количество разнообразных белков. Аминокислоты делятся на незаменимые и заменимые. Незаменимыми на-зываются те, которые организм получает только с пищей. Заменимые могут быть синтезированы в организме из других аминокислот. По содержанию ами-нокислот определяется ценность белков пищи. Вот почему белки, поступающие с пищей, делятся на две группы: полноценные, содержащие все незаменимые аминокислоты, и неполноценные, в составе которых отсутствуют некоторые не-заменимые аминокислоты. Основным источником полноценных белков служат животные белки. Растительные белки (за редким исключением) неполноцен-ные. В тканях и клетках непрерывно идет разрушение и синтез белковых структур. В условно здоровом организме взрослого человека количество рас-павшегося белка равно количеству синтезированного. Так как баланс белка в организме имеет большое практическое значение, разработано много методов его изучения. Баланс белка определяется разностью между количеством белка, посту-пившего с пищей, и количеством белка, подвергшегося за это время разруше-нию. Количество поступившего белка определить не трудно: для этого надо оп-ределить количество азота в пище. В состав белков непременно входит азот, которого нет в углеводах и жирах. Следовательно, зная количество азота, вве-денного в организм с пищей, и количество выделенного организмом азота, можно определить количество утилизированного организмом белка. О количе-стве белка, подвергшегося в организме разрушению, судят по количеству азота, выделенного организмом с экскрементами. В относительно здоровом организме человека среднего возраста количе-ство введенного азота равно количеству выделенного. Такое соотношение на-зывается азотистым равновесием. В организме белок не откладывается про за-пас, не депонируется. Поэтому при тяжелых физических нагрузках, болезнях или голодании в организме может идти процесс распада собственных белков. Количество выведенного азота при этом больше, чем количество поступивше-го. Это состояние называется отрицательным азотистым балансом. В некоторых случаях в организме синтез белка превышает его распад. Количество выведенного азота при этом меньше количества поступающего. Та-кое состояние называется положительным азотистым балансом. Положитель-ный азотистый баланс наблюдается у детей, беременных женщин, выздоравли-вающих больных. Функции белка не ограничиваются пластическим значением для организ-ма. Растворенные в плазме белки образуют коллоидный раствор крови, кото-рый взаимодействует с основным веществом соединительной ткани через тка-невую жидкость. Движение веществ сквозь стенки капилляров — сложное со-четание процессов диффузии, фильтрации и осмоса. Поскольку концентрация белков в крови выше, чем в тканевой,жидкости, осмотическое давление в крови также выше. Осмотичеекое давление белков и других коллоидов, называемое онкотическим, удерживает воду в крови. Если онкотическое давление крови очень низкое (например, при длительном белковом голодании), обратное про-никновение тканевой жидкости в капилляры уменьшается и в тканях могут возникнуть отеки. Белки плазмы крови выполняют роль буферных систем, поддерживающих рН крови, а в виде гемоглобина участвуют в транспорте га-зов. Кроме того, велика и регуляторная роль белков в обмене углеводов и жи-ров. Входя в состав ферментов и гормонов, белки определяют ход химических превращений в организме и интенсивность обмена веществ. Существенна роль белка в функции мышц. Белок также является энергетическим веществом (при окислении в организме может образовываться 4,1 ккал, а в лабораторных усло-виях еще дополнительно 1,3 ккал). Регуляция белкового равновесия осуществляется гуморальным и нерв-ным путями (через гормоны коры надпочечников и гипофиза, промежуточный мозг). Содержание белка в пищевых продуктах различно. К примеру, в свежем мясе и рыбе 18 г на 100 г продукта, в бобовых — 18, хлебе — 7, сыре, твороге — 20. Считается, что норма потребления белка в день для взрослого человека составляет 80—100 г. Если его поступает больше, то лишний белок идет на по-крытие энергетических затрат организма. При этом он может трансформиро-ваться в углеводы и другие соединения. При больших физических нагрузках потребность организма в белке может доходить до 150 г/сут. Азот — один из конечных продуктов окисления белка. Однако азот вы-деляется не в свободном состоянии, а в виде соединений с водородом — NH.4. Это соединение (аммиак) вредно для организма. Аммиак обезвреживается в пе-чени, превращаясь в мочевину, которая выводится с мочой. Обмен углеводов Углеводы делятся на простые и сложные. Простые угле-воды называются моносахаридами. Моносахариды хорошо растворяются в воде и поэтому быстро всасываются из кишечника в кровь. Сложные углеводы по-строены из двух или многих молекул моносахаридов. Соответственно они на-зываются дисахаридами и полисахаридами. К дисахаридам относятся свекло-вичный сахар, молочный, солодовый и некоторые другие. Они хорошо раство-ряются в воде, но из-за большой величины молекул почти не всасываются в кишечнике. К полисахаридам относятся гликоген, крахмал, клетчатка. Они не растворимы в воде и могут всасываться в кровь лишь после расщепления до моносахаридов. Углеводы поступают в организм с растительной и частично с животной пищей. Они также синтезируются в организме из продуктов расщепления ами-нокислот и жиров. При избыточном поступлении превращаются в жиры и в та-ком виде откладываются в организме. Значение углеводов. Углеводы — важная составная часть живого орга-низма. Однако их в организме меньше, чем белков и жиров, они составляют всего лишь около 2% сухого вещества тела. Углеводы в организме главный источник энергии. Они всасываются в кровь в основном в виде глюкозы. Это вещество разносится по тканям и клет-кам организма: В клетках глюкоза при участии ряда ферментов окисляется до Н2О и СО2 Одновременно освобождается энергия (4,1 ккал), которая использу-ется организмом при реакциях синтеза или при мышечной работе., Клетки головного мозга в отличие от других клеток организма не могут депонировать глюкозу. Кроме того, если уровень глюкозы в крови падает ниже 60—70 мг% (т.е. 60—70 мг на 100 мл крови), то почти прекращается переход глюкозы из крови в нервные клетки. При таком низком содержании сахара в крови (гипогликемия) появляются судороги, потеря сознания (гипогликемиче-ский шок) и наступает угроза жизни. У практически здорового человека авто-матически поддерживается оптимальный уровень глюкозы в крови (80—120 мг%). Если с пищей поступает недостаточное количество сахара, то он синтези-руется из жиров и белков. Излишки сахара (после приема пищи, богатой угле-водами) превращаются в печени и мышцах в гликоген и там откладываются (депонируются). Этот процесс регулируется гормоном поджелудочной железы — инсулином. При нарушении функции поджелудочной железы развивается тяжелое заболевание — диабет. В этой ситуации сахар не преобразуется в гли-коген, и количество его в крови может достигать 200—400 мг%. Такое высокое содержание сахара в крови (гипергликемия) приводит к тому, что почки начи-нают выделять сахар с мочой. За день больной может терять таким путем до 500 г сахара. Значение углеводов при мышечной деятельности. Запасы углеводов особенно интенсивно используются при физической работе. Однако полностью они никогда не исчерпываются. При уменьшении запасов гликогена в печени его дальнейшее расщепление прекращается, что ведет к уменьшению концен-трации глюкозы в крови. Мышечная деятельность в этих условиях продолжать-ся не может. Уменьшение содержания глюкозы в крови является одним из фак-торов, способствующих развитию утомления. Поэтому для успешного выпол-нения длительной и напряженной работы необходимо пополнять углеводные запасы организма. Это достигается увеличением содержания углеводов в пище-вом рационе и дополнительным введением их перед началом работы или непо-средственно при ее выполнении. Насыщение организма углеводами способст-вует сохранению постоянной концентрации глюкозы в крови и тем самым по-вышает работоспособность человека. Влияние углеводов на работоспособность установлено лабораторными экспериментами и наблюдениями при спортивной деятельности. В опытах, проведенных B.C. Фарфелем, обнаружено, что натощак даже тренированные спортсмены не смогли пройти на лыжах 50 км. В этих условиях резко снизи-лось содержание глюкозы в крови и спортсмены были вынуждены прекратить работу, пройдя лишь 35 км. При нормальном питании и дополнительном прие-ме углеводов на старте концентрация глюкозы в крови остается постоянной и работоспособность спортсменов при этом сохраняется на протяжении этой дис-танции. Углеводы следует принимать или непосредственно перед стартом, или не позднее чем за 2 ч до начала работы. Если же это делать за 30— 90 мин до старта, то начало работы совпадает с периодом усиленного депонирования уг-леводов. Это ведет к уменьшению глюкозы, выходящей из печени в кровь. Преобладание процессов депонирования углеводов над их расщеплением со-провождается понижением концентрации глюкозы в крови и ведет к ухудше-нию работоспособности организма. Прием углеводов более чем за 2 ч до старта обеспечивает почти полное их всасывание и депонирование до начала работы. В этом случае никаких за-труднений в расщеплении гликогена в печени не возникает. Прием углеводов непосредственно на старте также не создает каких-либо трудностей для расще-пления. В этих условиях глюкоза начинает всасываться уже в процессе мышеч-ной деятельности, при которой расщепление гликогена и выход глюкозы в кровь преобладает над депонированием. Указанные сроки дополнительного пи-тания должны изменяться в зависимости от количества принимаемой глюкозы. Например, большие дозы сахара (200 г и более) задерживают выход углеводов в, депо в течение 3 ч и более. При приеме углеводов непосредственно во время работы концентрация глюкозы в крови увеличивается быстрее, чем это можно предположить, учиты-вая время, необходимое на их переваривание и всасывание. По-видимому, это происходит вследствие рефлекторного усиления расщепления углеводов в пе-чени при действии сахара на рецепторы ротовой полости. Эта точка зрения подтверждается опытами с изолированным воздействием раздражителей слад-кого вкуса на рецепторы слизистой оболочки рта или с введением небольших количеств 1,5%-ной глюкозы. В этих случаях сахар или совсем не поступает в организм, или поступает в ничтожном количестве, которое не может заметно увеличить концентрацию глюкозы в крови. Однако благодаря рефлекторным воздействиям с рецепторов ротовой полости усиливается расщепление углево-дов в печени и, как следствие этого, повышается концентрация глюкозы в кро-ви. Регуляция углеводного обмена. Депонирование углеводов, использова-ние углеводных запасов печени и все другие процессы углеводного обмена ре-гулируются центральной нервной системой. Большое значение в регуляции уг-леводного обмена имеет и кора больших полушарий. Одним из примеров этого может служить условнорефлекторное увеличение концентрации глюкозы в крови у спортсменов в предстартовом состоянии. Эфферентные нервные пути, обеспечивающие регуляцию углеводного обмена, относятся к вегетативной нервной системе. Симпатические нервы уси-ливают процессы расщепления и выход гликогена из печени. Парасимпатиче-ские нервы, наоборот, стимулируют депонирование гликогена. Нервные им-пульсы могут воздействовать либо прямо на клетки печени, либо косвенным путем, через железы внутренней секреции. Гормон мозгового слоя надпочечни-ка адреналин способствует выходу углеводов из депо. Гормон поджелудочной железы инсулин обеспечивает их депонирование. Кроме этих гормонов в регу-ляции углеводного обмена участвуют гормоны коркового слоя надпочечников, щитовидной железы и передней доли гипофиза. В сахаре содержится 95% углеводов, меде — 76, шоколаде — 49, карто-феле — 18, молоке — 5, печени — 4, изюме — до 65%. Обмен жиров Жиры (липиды) — важный источник энергии в организме, необходимая составная часть клеток. Излишки жиров могут депонироваться в организме. Откладываются они главным образом в подкожной жировой клет-чатке, сальнике, печени и других внутренних органах. Общее количество жира у человека может составлять 10—12% массы тела, а при ожирении — 40—50%. В желудочно-кишечном тракте жир распадается на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в тонких кишках. Затем он вновь синтезируется в клетках слизистой кишечника. Образовавшийся жир качественно отличается от пищевого и является специфическим для человеческого организма. В орга-низме жиры могут синтезироваться также из белков и углеводов. Жиры, поступающие в ткани из кишечника и из жировых депо, путем сложных превращений окисляются, являясь, таким образом, источником энер-гии. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. В связи с тем что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, последнего требу-ется для окисления жира больше, чем для окисления углеводов. Как энергети-ческий материал жир используется при состоянии покоя и выполнении дли-тельной малоинтенсивной физической работы. В начале напряженной мышеч-ной деятельности окисляются углеводы. Но через некоторое время, в связи с уменьшением запасов гликогена, начинают окисляться жиры и продукты их расщепления. Процесс замещения углеводов жирами может быть настолько ин-тенсивным, что 80% всей необходимой в этих условиях энергии освобождается в результате расщепления жира. Жир используется как пластический и энергетический материал, покры-вает различные органы, предохраняя их от механического воздействия. Скоп-ление жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов. Подкожная жировая клетчатка, являясь плохим проводником тепла, защищает тело от излишних теплопотерь. Жир входит в состав секрета сальных желез, предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания при соприкоснове-нии с водой, является необходимым компонентом пищи. Пищевой жир содер-жит некоторые жизненно важные витамины. Обмен жира и липидов в организме сложен. Большую роль в этих про-цессах играет печень, где осуществляется синтез жирных кислот из углеводов и белков, образуются продукты расщепления жира — кетоновые тела, исполь-зуемые в качестве энергетического материала. Образование кетоновых тел в печени идет особенно интенсивно при уменьшении в ней запасов гликогена. Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. При голода-нии жировые запасы служат источником углеводов. Регуляция жирового обмена. Обмен липидов в организме регулируется центральной нервной системой. При повреждении некоторых ядер гипоталаму-са жировой обмен нарушается и происходит ожирение организма или его ис-тощение. Нервная регуляция жирового обмена осуществляется путем прямых воздействий на ткани (трофическая иннервация) или через железы внутренней секреции. В этом процессе участвуют гормоны гипофиза, щитовидной, подже-лудочной и половых желез. При недостаточной функции гипофиза, щитовид-ной и половых желез происходит ожирение. Гормон поджелудочной железы — инсулин, наоборот, усиливает образование жира из углеводов, сжигая его. В 100 г топленого или растительного масла содержится 95 г жира, смета-ны — 24, молока — 4, свинины жирной — 37, баранины — 29, печени, почек — 5, гороха — 3, овощей — 0,1—0,3 г. Обмен воды и минеральных веществ. Человеческий организм на 60% состоит из/ воды. Жировая ткань содержит 20% воды (от ее массы), кости — 25, печень — 70, скелетные мышцы — 75, кровь — 80, мозг — 85%. Для нормаль-ной жизнедеятельности организма, который живет в условиях меняющейся среды, очень важно постоянство внутренней среды организма. Ее создают плазма крови, тканевая жидкость, лимфа, основная часть которых это вода, белки и минеральные соли. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источниками энергии. Но без воды не могут протекать обмен-ные процессы. Вода — хороший растворитель. Только в жидкой среде проте-кают окислительно-восстановительные процессы и другие реакции обмена. Жидкость участвует в транспортировке некоторых газов, перенося их либо в растворенном состоянии, либо в виде солей. Вода входит в состав пищевари-тельных соков, участвует в удалении из организма продуктов обмена, среди ко-торых содержатся и токсические вещества, а также в терморегуляции. Без воды человек может прожить не более 7—10 дней, тогда как без пи-щи — 30—40 дней. Удаляется вода вместе с мочой через почки (1700 мл), с по-том через кожу (500 мл) и с воздухом, выдыхаемым через легкие (300 мл). Отношение общего количества потребляемой жидкости к общему коли-честву выделяемой жидкости называется водным балансом. Если количество потребляемой воды меньше количества выделяемой, то в организме человека могут наблюдаться различного рода расстройства его функционального состоя-ния, так как, входя в состав тканей, вода является одним из структурных ком-понентов тела, находится в виде солевых растворов и обусловливает тесную связь водного обмена с обменом минеральных веществ. Обмен воды и электролитов, по существу, представляет собой единое це-лое, поскольку биохимические реакции протекают в водных средах, а многие коллоиды являются сильно гидратированными, т.е. соединенными физико-химическими связями с молекулами воды. Вода поступает в организм человека в «чистом виде» и в составе различ-ных продуктов, с которыми он тоже получает необходимые ему элементы. Су-точная потребность человека в воде составляет 2,0—2,5 л. Суточная потреб-ность человеческого организма в некоторых микроэлементах следующая: калия 2,7—5,9 г, натрия — 4—5 г, кальция — 0,5 г, магния - 70—80 мг, железа - 10—15 мг, марганца - до 100 мг, хлора — 2—4 г, йода — 100—150 мг. Обмен воды и электролитов в организме имеет сложную нервно-гуморальную регуляцию. Наиболее подвержены регуляторным воздействиям вода и тесно связанный с нею в метаболизме натрий. Сложная рефлекторная цепь регуляции водно-электролитного обмена начинается с четырех рецепто-ров, которые сигнализируют об изменении количества воды в организме. Во-первых, это рецепторы слизистой рта, подсыхание которой вызывает чувство жажды. Однако это ощущение проходит при смачивании слизистой, хотя вода в организм при этом не поступает. Поэтому данный вид жажды называется ложной жаждой. Во-вторых, сигналы о необходимости восполнить запасы воды в организме или прекратить ее потребление идут от барорецепторов слизистой желудка. Разду-вание желудка ведет к исчезновению чувства жажды, а спадение его стенок — наоборот, к возникновению. Поскольку жажда, возникающая в этом случае, связана не с изменением содержания воды в организме, а с изменением тонуса желудочной стенки, она также ложная. Третью группу нервных окончаний, принимающих участие в регуляции водно-электролитного обмена, составляют осмо-рецепторы тканей, которые сигнализируют об изменениях осмотическо-го давления в тканях. Чувство жажды при раздражении осморецеп-торов — это вид жажды истинный. И наконец, четвертая группа рецепторов — волюм-рецепторы сосудистого русла, реагирующие на изменение объема циркули-рующей в сосудистой системе крови. В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и дис-тантные рецепторы (зрительный, слуховой), обеспечивающие услов-норефлекторный компонент регуляции. Импульсы со всех указанных групп рецепторов идут в гипоталамус, где расположен центр водоре-гуляции. Отсюда поступают «ко-манды» на эффекторы, выводящие воду из организма. Регулятором водно-солевого обмена являются гормоны коры надпочечни-ков (альдостерон) и задней доли гипофиза (антидиуретический). В регуляции электролитного обмена играют роль и другие гормоны коры надпочечников, объединяемые одним названием минералокор-тикоиды. При их недостатке нарушается обмен калия, развивается ги-покалиемия (т.е. пониже-ние содержания калия и в организме в целом), вследствие чего возникает мы-шечная адинамия и ряд других серьезных нарушений. Обмен кальция и фосфо-ра регулируется паратгормоном — секретом паращитовидных желез, который стабилизирует уровень этих элементов в организме благодаря тому, что под его воздействием кальций связывается с белками и его выведение из организма резко тормозится. Наконец, на водно-электролитный обмен оказывает влияние и адреналин, который, спазмируя клубочковые сосуды почек, снижает величину фильтрационного давления и ведет к уменьшению диуреза, т.е. к уменьшению выведения воды из организма, важна роль и вегетативных нервов, регулирую-щих интенсивность потоотделения. Минеральные вещества входят в состав скелета, в структуры белков, гор-монов, ферментов. Общее количество всех минеральных веществ в организме составляет приблизительно 4—5% массы тела. Нормальная деятельность цен-тральной нервной системы, сердца и других органов протекает при условии строго определенного содержания ионов минеральных веществ, за счет кото-рых поддерживается постоянство осмотического давления, реакция крови и тканевой жидкости; они участвуют в процессах секреции, всасывания, выделе-ния и т.д. Основную часть минеральных веществ человек получает с пищей и во-дой. Однако не всегда их содержание в пище достаточно. Большинству людей приходится добавлять, например, хлористый натрий (NaCl - поваренная соль) в пищу по 10—12 г в день. Хронический недостаток в пище минеральных ве-ществ может приводить к расстройству функций организма. Особенно чувстви-тельны к недостатку тех или иных солей дети и беременные женщины. Соли кальция и фосфора необходимы для построения костей и зубов, в которых на-ходится 70% всего фосфора и 99% кальция, имеющихся в организме. Нормальный рост и развитие организма зависят от поступления доста-точного количества Na. Ионы Сl идут на образование соляной кислоты в же-лудке, играющей большую роль в пищеварении. Ионы Na и С1 участвуют в ме-ханизмах возникновения и распространения возбуждения. В состав гемоглоби-на — переносчика O2 и CO2 — входит двухвалентное железо. Недостаток желе-за ведет к тяжелому заболеванию — малокровию. Йод является важной состав-ной частью гормона щитовидной железы — тироксина, который принимает участие в регуляции обмена веществ, а калий имеет определяющее значение в механизмах возникновения и распространения возбуждения, связан с процес-сом костных образований. Важную физиологическую роль в организме играют, также кальций (Са), магний (Mg), медь (Си), сера (S), цинк (Zn), бром (Вг), фтор (F). Витамины и их роль Эксперименты показывают, что даже при в обмене веществ достаточном содержании в пище белков, жиров и углеводов, при оп-тимальном потреблении воды и минеральных солей в организме могут разви-ваться тяжелейшие расстройства и заболевания, так как для нормального про-текания физиологических процессов необходимы еще и витамины (лат. vita — жизнь). Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ни-чтожных количествах, они регулируют реакции обмена веществ. Роль витами-нов сходна с ролью ферментов и гормонов. Целый ряд витаминов входит в со-став различных ферментов. При недостатке, в организме витаминов развивает-ся состояние, называемое гиповитаминозом. Заболевание, возникающее при отсутствии того или иного витамина, называется авитаминозом. К настоящему времени открыто более 20 веществ, которые относят к ви-таминам. Обычно их обозначают буквами латинского алфавита А, В, С, D, Е, К и др. К водорастворимым относятся витамины группы В, С, РР и др. Ряд вита-минов являются жирорастворимыми. Витамин А. При авитаминозе А задерживаются процессы роста организ-ма, нарушается обмен веществ. Наблюдается также особое заболевание глаз, называемое ксерофтальмией (куриная слепота). Витамин D называют противорахитическим витамином. Недостаток его приводит к расстройству фосфорного и кальциевого обмена. Эти минеральные вещества теряют способность откладываться в костях и в больших количествах удаляются из организма. Кости при этом размягчаются и искривляются. Нару-шается развитие зубов, страдает нервная система. Весь этот комплекс рас-стройств характеризует наблюдаемое у детей заболевание — рахит. Витамины группы В. Недостаток или отсутствие витаминов группы В вызывает нарушение обмена веществ, расстройство функций центральной нервной системы. При этом наблюдается снижение сопротивляемости организ-ма к инфекционным болезням. Витаминами бодрости, повышенной работоспо-собности и крепких нервов называют витамины группы В. Суточная норма ви-тамина В для взрослого 2— 6 мг, при систематической спортивной деятельно-сти эта норма должна увеличиваться в 3—5 раз. Витамин С называют противоцинготным. При недостатке его в пище (а больше всего его содержится в свежих фруктах и овощах) развивается специ-фическое заболевание — цинга, при которой кровоточат десны, а зубы расша-тываются и выпадают. Развиваются физическая слабость, быстрая утомляе-мость, нервозность. Появляются одышка, различные кровоизлияния, наступает резкое похудание. В тяжелых случаях может наступить смерть. Витамины влияют на обмен веществ, свертываемость крови, рост и раз-витие организма, сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Особенно важна их роль в питании молодого организма и тех взрослых, чья деятельность связана с большими физическими нагрузками на производстве, в спорте. По-вышенная потребность в витаминах может быть связана с особыми условиями среды обитания (высокая или низкая температура, разреженный воздух). На-пример, суточная потребность витамина С для взрослых составляет в среднем 50— 100 мг, для детей 35—50 мг, для тренирующихся спортсменов до 200 мг и более (им в целях повышения работоспособности даже рекомендуется прини-мать этот витамин на старте, а марафонцам — на дистанции). Витаминная не-достаточность, как правило, сказывается в ранний весенний период, когда сразу после зимы организм ослаблен, а в пище мало витаминов и других биологиче-ски активных компонентов в связи с ограничением в рационе свежих овощей и фруктов. Кроме описанных здесь витаминов большое значение для жизнедеятель-ности организма имеют фолиевая кислота, биотин, холин, витамин Е (фактор размножения) и витамин К. Все они достаточно широко распространены в природе, и при нормальном питании потребность в них полностью удовлетво-ряется. Если еще учесть, что многие витамины организм использует для по-строения ферментов, участвующих в обмене веществ, то переоценить роль ви-таминизации в обеспечении жизнедеятельности организма невозможно, тем бо-лее при активной мышечной деятельности. Обмен энергии Обмен веществ и энергии — это взаимосвязанные про-цессы, разделение которых связано лишь с удобством изучения. Ни один из этих процессов в отдельности не существует. При окислении энергия химиче-ских связей, содержащаяся в питательных веществах, освобождается и исполь-зуется организмом. За счет перехода одних видов энергии в другие и поддер-живаются все жизненные функции организма. При этом общее количество энергии не изменяется. Соотношение между количеством энергии, поступаю-щей с пищей, и величиной энергетических затрат называется энергетическим балансом. Сказанное можно проиллюстрировать на примере деятельности сердца. Сердце совершает огромную работу. Каждый час оно выбрасывает в аорту око-ло 300 л крови. Эта работа совершается за счет сокращения сердечной мышцы, в которой при этом протекают интенсивные окислительные процессы. Благода-ря освобождающейся энергии обеспечивается механическое сокращение мышц, и в конечном счете вся энергия переходит в тепловую, которая рассеивается в организме и отдается им в окружающее пространство. Аналогичные процессы идут в каждом органе человеческого тела. И в каждом случае в конечном итоге химическая, электрическая, механическая и другие виды энергии трансформи-руются в тепловую и рассеиваются во внешнюю среду. Количество энергии, расходуемое на выполнение физической работы, определяют как коэффициент полезного действия (кпд). Его средняя величина — 20—25%, у спортсменов КПД выше. Установлено, что 1 г белка при окислении выделяет 4,1 ккал, 1 г жира — 9,3, air углеводов — 4,1 ккал. Зная содержание белков, жиров и угле-водов в пищевых продуктах (табл. 2.1), можно установить их калорийность, или энергетическую стоимость. Мышечная деятельность, активный двигательный режим, физические уп-ражнения и спорт связаны со значительным расходом энергии. В некоторых случаях он может достигать 5 000 ккал, а в дни интенсивных и объемных тре-нировок у спортсменов и того более. Такое увеличение энергозатрат необходи-мо учитывать при составлении пищевого рациона. Когда в пище присутствует большое количество белка, значительно удлиняется процесс ее переваривания (от двух до четырех часов). За один раз целесообразно принимать до 70 г белка, так как излишки его начинают преобразовываться в жир. А представители не-которых видов спорта (например, гимнасты, бодибилдеры и др.) всячески избе-гают накопления лишнего жира и предпочитают энергию получать из расти-тельной пищи (например, фруктовая пища связана с образованием быстрых уг-леводов). Питательные вещества можно замещать, учитывая их калоричес-кую ценность. Действительно, с энергетической точки зрения 1 г углевода эквива-лентен (изодинамичен) 1 г белка, так как у них одинаковый калорический ко-эффициент (4,1 ккал), а 1 г белка или углевода эквивалентен 0,44 г жира (кало-рический коэффициент жира 9,3 ккал). Отсюда следует, что человек, суточный расход энергии которого 3 000 ккал, может полностью удовлетворить энергети-ческие нужды организма, потребляя в сутки 732 г углеводов. Но для организма важна не только общая калорийность пищи. Если человек достаточно долго по-требляет только жиры или белки, или углеводы, в его организме возникают глубокие изменения в обмене веществ. При этом нарушаются пластические процессы в протоплазме клеток, наблюдается сдвиг азотистого равновесия, об-разуются и накапливаются токсические продукты. Таблица 2.1. Состав наиболее важных пищевых продуктов (в % сырого вещества) Название продукта Вода Белок Жир Углеводы Клетчатка 1 2 3 4 5 6 Говядина средняя жир-ная 75,52 20,59 5,35 Свинина 58,74 18,38 21,40 — — Мясо курицы 47,40 14,51 37,34 — — Яйцо куриное 72,83 19,84 5,10 — Желток кури-ного яйца 73,67 12,55 12,11 — — Белок курино-го яйца 51,03 16,12 31,39 Печенка 85,50 12,87 0,25 Вобла суше-ная 71,60 19,38 4,65 - - Икра зерни-стая 19,80 41,30 14,12 — — Кари 53,16 25,99 16,31 — — Осетр 77,29 20,41 1,47 — — Сельдь соле-ная 73,30 17,87 3,52 — — Молоко коро-вье 57,84 18,43 14,48 — — Масло сли-вочное 87,27 3,39 3,68 4,94 — Творог 12,01 1,07 86,57 0,60 Сыр 80,60 14,58 0,59 1,16 Манная крупа 36,31 26,21 29,58 3,39 Гречневая крупа 13,05 9,43 0,94 75,92 0,21 Рис 13,67 10,67 1,85 67,85 1,71 Ржаной хлеб 13,17 8,13 1,29 75,50 0,88 Пшеничный хлеб 43,58 7,84 0,73 43,70 1,55 Горох 34,69 10,68 0,32 52,41 0,26 Орехи грец-кие 11,28 25,78 3,78 52,99 3,69 Картофель 7,18 16,74 58,47 12,99 2,93 Морковь 76,13 2,14 0,22 19,56 05,99 Капуста све-жая 86,77 1,18 0,29 9,06 1,67 Огурцы 90,11 1,83 0,18 5,05 1,65 Яблоки 95,36 1,09 0,11 2,21 0,78 Виноград 84,37 0,40 — 12,13 1,98 Изюм 79,12 1,01 — 15,21 — Мед 24,46 2,52 0,59 69,66 ~ Белые грибы 18,96 1,42 — 79,89 — Для нормальной жизнедеятельности организм должен получать опти-мальное количество полноценных белков, жиров, углеводов, минеральных со-лей и витаминов, которые содержатся в различных пищевых продуктах. Каче-ство пищевых продуктов определяется их физиологической ценностью. Наибо-лее ценными пищевыми продуктами являются молоко, масло, творог, яйца, мя-со, рыба, зерновые, фрукты, овощи, сахар. Люди разных профессий затрачивают при своей деятельности разное ко-личество энергии. Например, занимающийся интеллектуальным трудом в день тратит менее 3000 больших калорий. Человек, занимающийся тяжелым физиче-ским трудом, за день затрачивает в 2 раза больше энергии (табл. 2.2). Таблица 2.2. Энергетический расход (ккал/сут) для лиц различных категорий труда Категория труда Расход анергии Тяжелый физический Ме-ханизированный Умствен-ный 4300-5000 3000-3500 2700-3000 Многочисленные исследования показали, что мужчине среднего возраста, занимающемуся и умственным, и физическим трудом в течение 8—10 ч, необ-ходимо потреблять в день 118 г белков, 56 г жиров, 500 г углеводов. В пересче-те это составляет около 3 000 ккал. Для детей, людей пожилого возраста, для лиц занимающихся тяжелым физическим трудом, требуются индивидуальные, научно обоснованные нормы питания. Пищевой рацион составляется с учетом пола, возраста человека и характера его деятельности. Большое значение имеет режим питания. В зависимости от возраста, рода работы и других критериев ус-танавливается 3—6-разовое питание в сутки с определенным процентным со-держанием пищи на каждый прием. Таким образом, чтобы сохранять энергетический баланс, поддерживать нормальную массу тела, обеспечивать высокую работоспособность и профи-лактику различного рода патологических явлений в организме, необходимо при полноценном питании увеличить расход энергии за счет повышения двигатель-ной активности, что существенно стимулирует обменные процессы. Важнейшая физиологическая «константа» организма — то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называется основным обменом. Нервная система, сердце, дыхатель-ная мускулатура, почки, печень и другие органы непрерывно функционируют и потребляют определенное количество энергии. Сумма этих затрат энергии и составляет величину основного обмена. Основной обмен человека определяют при соблюдении следующих усло-вий: при полном физическом и психическом покое; в положении лежа; в утрен-ние часы; натощак, т.е. через 14ч после последнего приема пищи; при темпера-туре комфорта (20?С). Нарушение любого из этих условий приводит к отклоне-нию обмена веществ в сторону повышения. За 1 ч минимальные энергетические затраты организма взрослого человека составляют в среднем 1 ккал на 1 кг мас-сы тела. Основной обмен является индивидуальной константой и зависит от пола, возраста, массы и роста человека. У здорового человека он может держаться на постоянном уровне в течение ряда лет. В детском возрасте величина основного обмена значительно выше, чем в пожилом. Деятельное состояние вызывает за-метную интенсификацию обмена веществ. Обмен веществ при этих условиях называется рабочим обменом. Если основной обмен взрослого человека равен 1700— 1800 ккал, то рабочий обмен в 2—3 раза выше. Таким образом, основ-ной обмен является исходным фоновым уровнем потребления энергии. Резкое изменение основного обмена может быть важным диагностическим признаком переутомления, перенапряжения и недовосстановления или заболевания. Регуляция обмена веществ Русский физиолог И.П. Павлов (1849— 1936) установил, что функциональное состояние нервной системы может изменять интенсивность обменных процессов. Способность нервной системы менять ха-рактер питания (трофики) тканей получила наименование трофической функ-ции нервной системы. В дальнейшем было установлено, что вегетативная нервная система ока-зывает непосредственное трофическое влияние на деятельность всех органов. Особое значение в регуляции обмена веществ имеет отдел промежуточного мозга — гипоталамус. Разрушение этого отдела центральной нервной системы ведет к целому ряду нарушений жирового, углеводного и других видов обмена. Гипоталамус регулирует деятельность важной железы внутренней секреции — гипофиза, который контролирует работу всех других желез внутренней секре-ции, а те, в свою очередь, выделяя гормоны, осуществляют тонкую гумораль-ную регуляцию обмена веществ на клеточном уровне. Различные гормоны (ин-сулин, адреналин, тироксин) направляют деятельность ферментных систем, ко-торые регулируют обменные процессы в организме. Эта согласованная взаимо-связь осуществляется в результате взаимодействия нервной и гуморальной (жидкостной) систем регуляции. Для регуляции основного обмена имеют существенное значение ус-ловнорефлекторные факторы. Например, у спортсменов основной обмен ока-зывается несколько повышенным в дни тренировочных занятий и, особенно, соревнований. Вообще же спортивная тренировка, экономизируя химические процессы в организме, ведет к снижению основного обмена. Более ярко это проявляется у лиц, тренирующихся к длительной, умеренной по интенсивно-сти, работе. Однако в ряде случаев основной обмен оказывается у спортсменов повышенным и в дни отдыха. Это объясняется длительным (в течение несколь-ких суток) повышением интенсивности обменных процессов в связи с выпол-ненной напряженной работой. На основной обмен влияют многие гормоны. Например, тироксин резко повышает основной обмен; при гипофункции щитовидной железы он снижает-ся. Наряду с другими факторами на величину обмена веществ и энергии воз-действуют характер питания, состав и количество принимаемой пищи. Пище-варительные процессы повышают обмен веществ и энергии. Это называется специфически-динамическим действием пищи. Оно продолжается в течение 5—6 ч после ее приема. Степень увеличения обменных процессов зависит от того, какие вещества перевариваются и всасываются. Наиболее сильным спе-цифически-динамическим действием обладают белки и аминокислоты. Поступ-ление с пищей белков повышает обмен энергии на 10%, углеводов — на 6, жи-ров — на 3. При обычном смешанном питании прием пищи увеличивает основ-ной обмен на 150—200 ккал. Повышение основного обмена в связи с приемом пищи обусловлено усилением химических процессов в тканях при ассимиляции составных частей пищи. Расход энергии при различных формах деятельности. Суточный рас-ход энергии человека включает величину основного обмена и энергию, необхо-димую для выполнения профессионального труда, спортивной и других форм мышечной деятельности. Умственный труд требует небольших энергетических затрат. При физической же работе расход энергии может достигать очень больших величин. Например, при ходьбе энергии расходуется на 80—100% больше по сравнению с покоем, при беге — на 400% и более. По характеру выполняемой производственной деятельности и величине энергетических затрат взрослое население может быть разделено на 4 группы. К первой группе относят лиц, профессии которых не связаны с физическим трудом. Суточный расход энергии у них составляет 2 000—3 000 ккал. У зани-мающихся полностью механизированным трудом расход энергии повышен до 3 500 ккал. При немеханизированном труде суточный расход энергии может дос-тигать 4 000 ккал. Очень тяжелый немеханизированный труд вызывает расход энергии равный, 4 500—5 000 ккал. В отдельных случаях при выполнении дли-тельной и тяжелой работы суточный расход энергии может повышаться до 7 000— 8 000 ккал. С механизацией промышленности и сельского хозяйства рез-ко снизились энергетические траты у рабочих (например, при косьбе вручную суточный расход энергии достигает в среднем 7 200 ккал, при косьбе машиной — 3 600 ккал). Спортивная деятельность сопровождается значительным увели-чением суточного расхода энергии (до 4 500— 5 000 ккал). В дни тренировок с повышенными нагрузками и соревнований в некоторых видах спорта (лыжные гонки, бег на длинные дистанции и др.) эти величины могут быть еще больше. При прочих равных условиях расход энергии тем больше, чем относительно длиннее и интенсивнее выполняемая работа. Мышечная работа необходима для нормальной жизнедеятельности орга-низма. Количество энергии, затрачиваемое непосредственно на физическую ра-боту, должно составлять не менее 1 200—1 300 ккал в сутки. В связи с этим для лиц, не занимающихся физическим трудом и расходующих на мышечную дея-тельность меньшее количество энергии, физические упражнения особенно не-обходимы. На уровень расхода энергии влияют также эмоции, возникающие во вре-мя какой-либо деятельности. Они могут усиливать или, наоборот, снижать об-мен веществ и энергии в организме. Энергетические траты зависят не только от величины выполняемой работы, но и от условий внешней среды, в которой производится работа: температура и влажность воздуха, барометрическое дав-ление, сила ветра. Ритм рабочих движений также влияет на расход энергии. Однако ритм работы, вызывающий минимальный расход энергии, не всегда бывает наиболее выгодным. Вообще об утомительности работы нельзя судить по величине энер-гетических трат. Например, весьма утомительная статическая работа требует для своего выполнения меньше энергии, чем кажущаяся более легкой динами-ческая работа. После окончания мышечной деятельности расход энергии некоторое вре-мя остается еще повышенным по сравнению с уровнем покоя. Это обусловли-вается химическими процессами в мышце, связанными с окислением молочной кислоты и ликвидацией кислородного долга. При выполнении человеком механической работы коэффициент полезно-го действия может достигать 20—25%. Вся остальная освобождаемая энергия превращается в тепло. КПД при физической работе зависит от структуры дви-жений, их темпа, от количества вовлекаемых в работ;' мышц, от тренированно-сти выполняющего работу. Изменения в системах крови, кровообращения и дыхания при интен-сивной мышечной деятельности. При регулярных занятиях физическими уп-ражнениями, каким-либо видом спорта в крови увеличивается количество эритроцитов гемоглобина, обеспечивающее рост кислородной емкости крови; возрастает количество лейкоцитов и их активность, что повышает сопротив-ляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям. Физиологические сдвиги негативного плана (нарастание концентрации молочной кислоты, солей и т.п.) после непосредственной мышечной деятельно-сти у тренированных людей легче и быстрее ликвидируются с помощью так на-зываемых буферных систем крови благодаря более совершенному механизму восстановления. Кровь в организме под воздействием работы сердца находится в постоян-ном движении. Этот процесс происходит под воздействием разности давления в артериях и венах. Артерии — кровеносные сосуды, по которым кровь движется от сердца. Они имеют плотные упругие мышечные стенки. От, сердца отходят крупные артерии (аорта, легочная артерия), которые, удаляясь от него, ветвятся на более мелкие. Самые мелкие артерии разветвляются на микроскопические сосуды-капилляры. Они в 10—15 раз тоньше человеческого волоса и густо про-низывают все ткани тела. Например, в 1 мм2 работающей скелетной мышцы действует около 3000 капилляров. Если все капилляры человека уложить в одну линию, то ее длина составит 100 000 км. Капилляры имеют тонкие полупрони-цаемые стенки, через которые во всех тканях организма осуществляется обмен веществ. Из капилляров кровь переходит в вены—сосуды, по которым она движется к сердцу. Вены имеют тонкие и мягкие стенки и клапаны, которые пропускают кровь только в одну сторону — к сердцу. Двигательная активность человека, занятия физическими упражнениями, спортом оказывают существенное влияние на развитие и состояние сердечно-сосудистой системы. Пожалуй, ни один орган не нуждается столь сильно в тре-нировке и не поддается ей столь легко, как сердце. Работая с большой нагруз-кой при выполнении спортивных упражнений, сердце неизбежно тренируется. Расширяются границы его возможностей, оно приспосабливается к перекачке количества крови намного большего, чем это может сделать сердце нетрениро-ванного человека. В процессе регулярных занятий физическими упражнениями и спортом, как правило, происходит увеличение массы сер- дечной мышцы и размеров сердца. Так, масса сердца у нетренированного человека составляет в среднем около 300 г, у тренированного — 500 г. . Показателями работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический и минутный объем крови. Систоличе-ский объем в покое у нетренированного — 5Q—70 мл, у тренированного 70—80 мл; при интенсивной мышечной работе соответственно — 100—130 мл и 200 мл и более. Физическая работа способствует расширению кровеносных сосудов, снижению тонуса их стенок; умственная работа, так же как и нервно-эмоциональное напряжение, приводит к сужению сосудов, повышению тонуса их стенок и даже спазмам. Такая реакция особенно свойственна сосудам сердца и мозга. Длительная напряженная умственная работа, частое нервно-эмоциональное напряжение, не сбалансированные с активными движениями и с физическими нагрузками, могут привести к ухудшению питания этих важней-ших органов, к стойкому повышению кровяного давления, которое, как прави-ло, является главным признаком гипертонической болезни. Свидетельствует о заболевании также и понижение кровяного давления в покое (гипотония), что может быть следствием ослабления деятельности сер-' дечной мышцы. В ре-зультате специальных занятий физическими упражнениями и спортом кровяное давление претерпевает положительные изменения. За счет более густой сети кровеносных сосудов и высокой их эластичности у спортсменов, как правило, максимальное давление в покое оказывается несколько ниже нормы. Однако предельная частота сердечных сокращений у тренированных людей при физи-ческой нагрузке может, находиться на уровне 200—240 удар/мин, при этом систолическое давление довольно долго находится на уровне 200 мм рт. ст. Не-тренированное сердце такой частоты сокращений достигнуть просто не может, а высокое систолическое и диастолическое давление даже при кратковремен-ной напряженной деятельности могут явиться причиной предпатологических и даже патологических состояний. Систолический объем крови — это количество крови, выбрасываемое ле-вым желудочком сердца при каждом его сокращении. Минутный объем крови — количество крови, выбрасываемое желудочком в течение одной минуты. Наибольший систолический объем наблюдается при частоте сердечных сокра-щений от 130 до 180 удар/мин. При частоте сердечных сокращений выше 180 удар/мин систолический объем начинает сильно снижаться. Поэтому наилуч-шие возможности для тренировки сердца имеют место при физических нагруз-ках, когда частота сердечных сокращений находится в диапазоне от 130 до 180 удар/мин. В покое кровь совершает полный кругооборот за 21—22 с, при физиче-ской работе — за 8 с и менее, при этом объем циркулирующей крови способен возрастать до 40 л/мин. В результате такого увеличения объема и скорости кро-вотока значительно повышается снабжение тканей организма кислородом и пи-тательными веществами. Особенно полезна тренировка для совершенствования сердечно-сосудистой системы в циклических видах спорта на открытом возду-хе. Присасывающие действия кровообращении и мышечный насос. Гра-витационный шок. При переходе крови из капилляров в вены в давление пада-ет до 10—15 мм рт. ст., что, значительно затрудняет возврат крови к сердцу, так как ее движению препятствует еще и сила гравитации. Венозному кровообра-щению способствует присасывающее действие сердца при расслаблении и при-сасывающее действие грудной полости при вдохе. При активной двигательной деятельности циклического характера воздействие присасывающих факторов повышается. При малоподвижном образе жизни венозная кровь может застаи-ваться (например в брюшной полости или в области таза при длительном сиде-нии). Вот почему движению крови по венам способствует деятельность окру-жающих их мышц (мышечный насос). Сокращаясь и расслабляясь, мышцы то сдавливают вены, то прекращают этот пресс, давая им расправиться и тем са-мым 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 локомоци-ях (ходьбе, гладком беге, беге на лыжах, на коньках, при плавании и т.п.). Мы-шечный насос способствует более быстрому отдыху сердца и после интенсив-ной 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 ока-зывается в условиях пониженного кровоснабжения и гипоксии. Как результат этого явления — головокружение, тошнота, обморочное состояние. .06 этом необходимо помнить и не прекращать резко движения циклического характера сразу после финиша, а постепенно (в течение 3— 5 минут) снижать интенсив-ность. Особенности дыхания. Затраты энергии на физическую работу обеспе-чиваются 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 кровообраще-ния по газообмену оцениваются рядом показателей: частотой дыхания, дыха-тельным объемом, легочной вентиляцией, жизненной емкостью легких, кисло-родным 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 дыха-ния и дыхательного объема. При физической работе частота дыхания увеличи-вается, 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 че-ловека к физическим нагрузкам. При интенсивной физической работе дыха-тельный объем может увеличиваться до 50.0 мл и более. Легочная вентиляция — объем воздуха, который проходит через легкие за одну минуту. Величина легочной вентиляции определяется умножением вели-чины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое может составлять 5—9 л. При интенсивной физической работе у квалифициро-ванных спортсменов она может достигать значительно больших величин (на-пример, при дыхательном объеме до 2,5 л и частоте дыхания до 75 дыхатель-ных 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 (ЖЕЛ) — максимальный объем воздуха, кото-рый может выдохнуть человек после максимального вдоха. Средние значения ЖЕЛ составляют у мужчин 3800—4200 мл, у женщин 3000—3500 мл. ЖЕЛ за-висит от возраста, массы, роста, пола, состояния физической тренированности человека и от других факторов. У людей с недостаточным физическим развити-ем и имеющих заболевания эта величина меньше средней; у людей, занимаю-щихся физической культурой, она выше, а у Спортсменов может достигать 7000 мл и более у мужчин и 5000 мл и более у женщин. Широко известным ме-тодом определения ЖЕЛ является спирометрия (спирометр — прибор, позво-ляющий 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 жизнедеятель-ности организму требуется 250—300 мл кислорода. При интенсивной физиче-ской работе кислородный запрос может увеличиваться в 20 и более раз. Напри-мер, при беге на 5 км кислородный запрос у спортсменов достигает 5—6 л. Суммарный (общий кислородный) запрос — количество кислорода, необ-ходимое для выполнения всей предстоящей работы. Потребление кислорода — количество кислорода, фактически использованного организмом в состоянии покоя или при выполнении какой-либо работы. Максимальное потребление ки-слорода (МПК) — наибольшее количество кислорода, которое может усвоить организм при предельно напряженной для него работе. Способность организма к МПК имеет предел, который зависит от возрас-та, состояния сердечно-сосудистой системы, от активности протекания процес-сов 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 обла-дать 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 пол-ного обеспечения потребности в энергии, возникает кислородное голодание, или гипоксия. Гипоксия наступает по различным причинам. Внешние причины — за-грязнение воздуха, подъем на высоту (в горы, полет на самолете) и др. В этих случаях падает парциальное давление кислорода в атмосферном и альвеоляр-ном воздухе и снижается количество кислорода, поступающего в кровь для доставки к тканям. Если на уровне моря парциальное давление кислорода в ат-мосферном 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 ды-хательного аппарата и сердечно-сосудистой системы, проницаемости стенок альвеол и капилляров, количества эритроцитов в крови и процентного содер-жания в них гемоглобина, от степени проницаемости оболочек клеток тканей и их способности усваивать доставляемый кислород. При интенсивной мышечной работе, как правило, наступает двигатель-ная 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, ко-личество эритроцитов в крови, процент содержания в них гемоглобина, учаща-ется работа сердца. Если при этом выполнять физические упражнения, то по-вышенное 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 сис-тему. Гиподинамия расстраивает эту систему, нарушая каждую из составляю-щих ее частей и их взаимодействие. В результате развивается кислородная не-достаточность 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 уро-вень кислородного обмена в стенках сосудов не только снижает их тонус и воз-можность управления ими со стороны регуляторных механизмов, но меняет и обмен веществ, что в конечном счете может привести к возникновению тяже-лых расстройств и заболеваний. Кислородное питание мышц имеет свои особенности. Известно, что в ритмически работающей мышце кровообращение также ритмичное. Сокращен-ные мышцы сдавливают капилляры, замедляя кровоток и поступление кисло-рода. 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 по-коя 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 кисло-рода. 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 раздра-жителем дыхательного центра, который располагается в продолговатом отде-ле головного мозга. Между концентрацией в крови углекислого газа и достав-кой кислорода тканям существуют строго определенные соотношения. Измене-ние содержания углекислого газа в крови оказывает влияние на центральные и периферические регуляторные механизмы, обеспечивающие улучшение снаб-жения организма кислородом, и служит мощным регулятором в борьбе с ги-поксией. 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 взаимоотно-шения дыхания, крови, кровообращения развивают упражнения циклического характера, выполняемые на свежем воздухе. Однако следует помнить, насколь-ко важно повышать возможности организма к потреблению кислорода, на-столько же важно для него вырабатывать устойчивость к гипоксии. Это качест-во также совершенствуется в процессе тренировки, с помощью специальных процедур; путем создания искусственных условий гипоксии. Наиболее доступ-ный способ — упражнение с задержкой дыхания. Систематически физические нагрузки определенной мощности, связанные с анаэробной производительно-стью, обусловливают возникновение в тканях гипоксического состояния, кото-рое с помощью 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. Необ-ходимо иметь в виду некоторые приемы управления. Специалисты рекоменду-ют в условиях относительного покоя дышать через нос и только при интенсив-ной физической работе дышать одновременно и через рот; во всех случаях вы-прямления тела делать вдох, при сгибании — выдох; в процессе выполнения циклических движений ритм дыхания приспосабливать к ритму движения, ак-центируя внимание на выдохе; избегать необоснованных задержек дыхания и натуживания. 2.11. 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 фер-ментов. 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 воз-действует желудочный сок. Дальнейшая химическая обработка отдельных пор-ций пищевой массы продолжается в двенадцатиперстной кишке, куда поступа-ет сок поджелудочной железы и желчь, вырабатываемая печенью. Пищевари-тельные 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 тол-стом кишечнике. Эффективность процесса переваривания пищи зависит от то-го, насколько оптимально количество выделяемых пищеварительных соков и какова активность перистальтических, продвигающих движений мышц желуд-ка и кишечника. Систематически выполняемые физические нагрузки повышают обмен веществ и энергии, увеличивают потребность организма в питательных вещест-вах, стимулируют выделение пищеварительных соков, активизируют пери-стальтику кишечника, повышают эффективность процессов пищеварения. Од-нако при напряженной мышечной деятельности могут развиваться тормозные процессы в пищеварительных центрах, уменьшающие кровоснабжение различ-ных отделов желудочно-кишечного тракта и пищеварительных желез в связи с тем, что необходимо обеспечить кровью усиленно работающие мышцы. В то же время сам процесс активного переваривания обильной пищи в течение 2—3 ч после ее приема снижает эффективность мышечной деятельности, так как ор-ганы пищеварения в этой ситуации оказываются как бы более нуждающимися в усиленном кровоснабжении. Кроме того, наполненный желудок приподнимает диафрагму, тем самым затрудняя деятельность органов дыхания и кровообра-щения. Вот почему физиологическая закономерность требует принимать пищу за 2,5—3,5 ч до начала тренировки и через 30—60 мин после нее. Выделение. При мышечной деятельности значительна роль органов вы-деления, которые выполняют функцию сохранения внутренней среды организ-ма. Желудочно-кишечный тракт выводит остатки непереваренной пищи, слизи, желчных пигментов, бактерий; через лег кие удаляются газообразные продукты обмена веществ (например угле-кислота); сальные железы, выделяя кожное сало, образуют защитный, смяг-чающий слой на поверхности тела; слезные железы обеспечивают влагу, сма-чивающую слизистую глазного яблока. Однако основная роль в освобождении организма от конечных продуктов обмена веществ принадлежит почкам, пото-вым железам и легким. Почки поддерживают в организме необходимую кон-центрацию 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 крове-носных 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 скоро-стью 5 км/ч, с грузом 10 кг выделение пота может возрастать до 1700 мл/час. В зависимости от окружающей температуры и интенсивности двигательной дея-тельности отделение пота может колебаться от 0,5 до 3 л/сут, а у рабочих в го-рячих цехах в течение дня может достигать 10 литров. При этом существенно может меняться и качественный состав пота (при напряженной мышечной ра-боте с потом выделяется молочная кислота, конечные продукты белкового об-мена). Процессы теплообмена играют большую роль при различных видах мы-шечной 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 эффективно-му протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов и повы-шению работоспособности организма спортсмена. Однако у тренированного человека подъем температуры тела до 38—38,5?С может привести к тепловому удару. 2.12. ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ При двигательной деятельности велика роль желез внутренней секреции. У адаптированных к физическим нагрузкам лиц в процессе выполнения мы-шечной работы отмечается повышение активности эндокринной системы: уси-ливают свою секрецию гипофиз, надпочечники, щитовидная и поджелудочная железы. Выделяемые ими гормоны влияют на обмен веществ, обеспечивают высокую работоспособность, замедляют процесс утомления и ускоряют про-цессы восстановления функций организма. Влияние физической активности на совместную деятельность эндокрин-ной и нервной системы внешне не столь выражено, как, например, в случаях, связанных с приростом мышечной массы. Весьма распространено мнение о том, что активная двигательная деятельность пагубно сказывается на интеллек-туальном развитии человека. Объективные исследования говорят об ином. Дей-ствительно, в связи с физическими нагрузками кровоснабжение мышц много-кратно увеличивается, но при этом совершенно не страдает мозг, а по мнению некоторых специалистов мозговой кровоток даже улучшается. При этом увели-чиваются показатели силы, подвижности и уравновешенности нервных процес-сов, оптимизируются процессы возбуждения и торможения, лежащие в основе функциональной деятельности нервной системы. О роли систематических фи-зических упражнений на деятельность вегетативной нервной системы, состоя-щей из симпатического и парасимпатического отдела, уже говорилось. Симпа-тический отдел оказывает возбуждающее действие, а парасимпатический — тормозящее. Симпатико-адреналовая система (симпатический отдел), поддер-живая постоянство внутренней среды организма (гомеостаз), обеспечивает нормальную регуляцию всех жизненно важных процессов и приспособление организма к различным внешним, а также и внутренним производным ситуаци-ям, в том числе и стрессовым. Физическая нагрузка, в оптимальном варианте сама являющаяся физиологическим стрессором-стимулятором, воздействуя на механизмы мобилизации резервов, тренирует и совершенствует их. У высоко-квалифицированных спортсменов уровень катехоламинов и кортикостероидов в крови выше, чем у менее квалифицированных, а тем более у не занимающих-ся вообще. Кроме того, выявлена прямая связь между количеством названных гормонов и улучшением спортивных результатов. Регулярные занятия физическими упражнениями связаны с тренировкой и совершенствованием также и парасимпатического отдела вегетативной нерв-ной системы, вынуждая организм экономно расходовать свои энергетические резервы. Но не надо забывать, что организм человека следует рассматривать как целостную систему, функционирующую в результате объединяющей и управляющей роли нервной системы начиная от коры головного мозга и рецеп-торов периферии. 2.13. СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ Роль анализаторных (сенсорных) систем при различных видах мышечной деятельности трудно переоценить. Сенсорная система (лат. sensus — чувство, восприятие) — это совокупность структур центральной нервной системы, свя-занных нервными путями с рецепторным аппаратом и друг с другом, функцией которых является анализ раздражителей разной физической природы, который завершается кодированием внешнего сигнала. По мере эволюционного разви-тия основная роль у человека закрепляется за зрительной и слуховой сенсор-ными системами. Они имеют наиболее дифференцированное строение рецеп-торного аппарата, большее число кортикальных полей занято обработкой (ана-лизом) акустической и оптической информации, развито управление функцио-нированием отдельных структур этих сенсорных систем с помощью обратных связей. Следует особо сказать о двигательной сенсорной системе у людей, сис-тематически занимающихся физическими упражнениями и особенно различ-ными видами спорта, основная часть движений в которых связана со сложно-координационными действиями. С участием двигательного анализатора связа-но выполнение даже самого примитивного двигательного акта, а если эти дви-гательные акты или их совокупность оказываются на грани возможностей обычного человека, то нетрудно понять, что двигательная сенсорная система тренированного человека (например, гимнаста, прыгуна, штангиста, борца) должна быть готова к реализации сложнейших элементов, комбинаций и дейст-вий (например, тройного сальто, преодоление двухметрового в прыжках в вы-соту и шестиметрового в прыжках с шестом рубежа и т.п.). Развитие второй сигнальной системы у человека стало возможным благо-даря мощному развитию неокортикальных формации лобных и теменно-височных долей головного мозга, которые получат уже обработанную зритель-ную, слуховую, проприоцептивную информацию. Управление поведением че-ловека в определенной среде с помощью второй сигнальной системы определя-ет максимальное развитие прогрессивных сенсорных систем, результаты функ-ционирования которых в максимальной степени осознаются, с некоторым по-давлением активности более древних: обонятельной, вкусовой и вестибуляр-ной. Взаимодействие сенсорных систем в процессе овладения различными двигательными действиями во многом определяет успешность процесса обуче-ния. При многократных повторах движений, комбинаций и специальных уп-ражнений между центрами отдельных сенсорных систем образуются времен-ные связи, способствующие совершенствованию двигательной деятельности, доводя отдельные ее элементы до автоматизма. В этом случае .афферентная (чувствительная) импульсация от двигательных рецепторов в нервные центры обеспечивает управление конкретной двигательной деятельностью. Зрительный анализатор обеспечивает восприятие света, цвета, простран-ства; форму, структуру, амплитуду эстетических параметров движения. Слухо-вой анализатор воспринимает звуковые раздражители (в том числе и словес-ные), что определенным образом способствует успешности оперативной кор-рекции, например ритма движения или согласованности действий в ситуацион-ных (игровых) видах мышечной деятельности. Тактильный анализатор при выполнении физических упражнений обеспечивает восприятие ощущений при-косновения, его место, силу/продолжительность, амплитуду движения, что имеет особое значение при выполнении сложнокоординационных упражнений (например в гимнастике, акробатике, прыжках в воду, катании на, коньках, раз-личных видах борьбы). Чувство партнера, воды, льда, лыжни, снаряда — эти ощущения невозможно получить без участия тактильного анализатора, рецеп-торы которого располагаются в коже. Вестибулярная сенсорная система фор-мирует ощущения положения тела в пространстве, величину линейного и угло-вого ускорения, связана с распределением мышечного тонуса (непроизвольного фонового напряжения мышц, помогающего, в частности, сохранять позу), обеспечивает многообразную сложнокоординационную деятельность в многих видах мышечной деятельности. Проприоцептивный анализатор, ведущий в двигательной деятельности, позволяет определять степень напряжения мышц, взаимное расположение звеньев тела, скорость и ускорение движений, их ам-плитуду, дает информацию о выполняемых движениях. Таким образом, механизмы нейрогуморальной регуляции осуществляют постоянный контроль за обменом веществ. Они регулируют интенсивность об-мена в органах и тканях, приспосабливая его к условиям среды и характеру деятельности человека. Функция высшего контроля над обменом веществ при-надлежит коре больших полушарий. Это доказывается возможностью выраба-тывать условные рефлексы, изменяющие течение обменных процессов в орга-низме. Например, в предстартовом состоянии, когда организм готовится к вы-полнению интенсивной физической нагрузки, надпочечники выделяют адрена-лин, который, поступая в кровь, усиливает деятельность сердечно-сосудистой системы; под действием инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой, излишки углеводов превращаются в . гликоген и откладываются в печени и мышцах, ожидая своего часа для того, чтобы обеспечить энергией процесс ин-тенсивной работы, под действием адреналина гликоген печени и мышц пре-вращается в глюкозу, которая поступает в кровь для питания активно работаю-щих мышц и других органов. Растущая концентрация СО2 в крови при актив-ной мышечной деятельности раздражает дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге, тем самым увеличивая глубину и частоту дыхания. По-вышение кровяного давления вызывает расширение сосудов кровяного русла через барорецепторы. Итак, изменения в составе крови, увеличение объема ее циркуляции влекут за собой реакцию нервных структур и меняют функциони-рование целого ряда систем и образований организма. 2.14. РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ 2.14.1. ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Нервная система регулирует деятельность организма посредством изме-нения силы и частоты биоэлектрических импульсов. В основе деятельности нервной системы лежат процессы возбуждения и торможения, возникающие в нервных клетках. Возбуждение — деятельное состояние клеток, когда они трансформируют и передают электрические импульсы другим клеткам; тормо-жение — обратный процесс, направленный на снижение электрической актив-ности и восстановление. ЦНС регулирует и управляет двигательной деятельно-стью человека. В процессе физической тренировки она совершенствуется, бо-лее тонко осуществляя взаимодействие процессов возбуждения и торможения различных нервных центров, регулирующих работу многих мышечных групп и функциональных систем. Тренировка помогает органам чувств более диффе-ренцирование осуществлять двигательные действия, формирует способность к усвоению новых двигательных нарыков и совершенствованию уже имеющихся. 2.14.2. РЕФЛЕКТОРНАЯ ПРИРОДА ДВИГАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ФОРМИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЬНОГО НАВЫКА Биологическая сущность рефлекса заключается в том, чтобы организм мог приспособиться к изменениям внешней и внутренней среды. Рефлекторная природа лежит в основе любого мышечного действия, которое -вовлекает в свою реализацию деятельность всех необходимых в данный момент органов и систем организма. Двигательный навык также формируется по механизму образования ус-ловных рефлексов на базе безусловных в результате соответствующих система-тических упражнений. Физиологической основой формирования двигательных навыков служат временные связи, возникающие между нервными центрами. Различают три стадии (фазы) в этом процессе: генерализации, концентрации и автоматизации. Фаза генерализации связана с иррадиацией нервных процессов и вовлечением в двигательное действие «лишних мышц», объединением от-дельных частных действий в целостный акт. Во второй стадии отмечается кон-центрация возбуждения, улучшение координации, устранение излишнего мы-шечного напряжения, стереотипность (привычность) двигательного действия. Фаза концентрации в процессе освоения движениями сменяется фазой стабили-зации (закрепления), высокой степенью координации и автоматизации, движе-ния становятся точными, выполняются без излишнего напряжения, экономично и стабильно. В ряде случаев некоторые фазы могут отсутствовать. Это может быть связано со степенью сложности и мощностью мышечного действия, с ис-ходным состоянием двигательного аппарата, квалификацией спортсмена. Но-вые сложные координации всегда формируются на фоне прежде сложившихся координации. Существенную роль в формировании и закреплении двигатель-ного навыка играют анализаторы: проприоцептивный, вестибулярный, слухо-вой, зрительный, тактильный. Рефлекторные механизмы совершенствования двигательной дея-тельности. Выполнение движений связано с непрерывным поступлением в ЦНС сигналов о функциональном состоянии мышц, степени их сокращения и расслабления, положении тела и его частей в пространстве, позе и т.д. Вся эта информация поступает от рецепторов анализаторов (в том числе и двигательно-го) в мозговой их отдел, анализируется и по принципу обратной связи и. реф-лекторному механизму поступает к исполнительному аппарату (мышце), и вновь с уже уточненной информацией тем же путем корректирует исполнение движения с заданной программой. Каждое движение нуждается в постоянной коррекции на основе информации, поступающей от проприоцепторов и других сенсорных систем в двигательные центры. Так происходит совершенствование двигательной деятельности в процессе упражнений и тренировки. 2.14.3. ДВИГАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ И ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ АДАПТАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К РАЗЛИЧНЫМ УСЛОВИЯМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ Развитие двигательных и вегетативных функций организма у детей и со-вершенствование их у взрослых и пожилых людей связано с двигательной ак-тивностью. Оздоровительное значение физической культуры общеизвестно. Имеется огромное количество исследований, показывающих положительное влияние физических упражнений на опорно-двигательный аппарат, централь-ную нервную систему, кровообращение, дыхание, выделение, обмен веществ, теплорегуляцию, органы внутренней секреции. Велико значение физических упражнений и как средства лечения. В жизни постоянно возникают ситуации, когда человек, будучи подго-товлен к существованию в одних условиях, должен готовить себя (адаптиро-ваться) к деятельности в других. При этом проблема адаптации связана с тем, что физиологические и биологические вопросы сопоставляются с социальными проблемами развития человека и общества. Механизмы адаптации впервые описал канадский ученый Ганс Селье. В его представлении адаптация развива-ется под действием гуморальных механизмов. Концепция адаптации Селье не-однократно пересматривалась с более широких представлений и анализа экспе-риментальных данных, в том числе о роли в процессе адаптации нервной сис-темы. Действие факторов, вызывающих развитие адаптационных механизмов организма, всегда было комплексным. Так, все живые организмы в ходе эволю-ции приспосабливались к земным условиям существования: барометрическому давлению и гравитации, уровню космических и тепловых излучений, газовому составу воздуха, окружающей атмосфере. Животный мир адаптировался и к смене сезонов — времен года, которые включают изменения освещенности, температуры, влажности, радиации и т.д. Смена дня и ночи определенным об-разом связана с перестройкой организма и изменениями биологических ритмов деятельности его функциональных систем. Человек может мигрировать, оказы-ваться в равнинных или горных условиях, в условиях жары или холода, при этом он оказывается связан с особенностями питания, обеспечения водой, раз-личными условиями индивидуального комфорта и цивилизации. Все это связа-но 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 обес-печивает в различные периоды (фазы) развертывания приспособительных фи-зиологических 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 обес-печивает ему успешное приспособление к новым условиям существования. Для готовности организма к адаптации и эффективности в ее осуществлении значи-тельную роль играют факторы, укрепляющие общее состояние организма, сти-мулирующие его неспецифическую резистентность (устойчивость): 1) рациональное питание; 2) .обоснованный режим; 3) адаптирующие медикаментозные средства; 4) физическая тренировка; 5)закаливание. Из многообразия факторов развития адаптации особое место отводится физической тренировке. Еще Л.А. Орбели, известный русский физиолог, в раз-витие учения об упражняемости Ж. Ламарка, Ч. Дарвина и других исследовате-лей XIX в., отмечал, что физическая тренированность, развивая механизм коор-динации в нервной системе, обусловливает повышение обучаемости, тренируе-мости нервной системы и организма в целом. 2.14.4. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ОРГАНИЗМА ПРИ ЗАНЯТИЯХ ФИЗИЧЕСКИМИ УПРАЖНЕНИЯМИ И СПОРТОМ Связанные с выполнением физических упражнений общего и особенно специального (спортивного, соревновательного) характера изменения многих функций организма, о которых уже говорилось (увеличение частоты сердечных сокращений, систолического и минутного выброса сердцем крови, легочной вентиляции, потребления кислорода, повышение интенсивности обмена ве-ществ и энергии и т.д.) могут наблюдаться еще до начала выполнения какой-либо мышечной деятельности, в результате возникновения предстартового и стартового состояния. Предстартовое состояние может возникать за несколько часов и даже суток до начала запланированной мышечной деятельности, а непосредственно стартовое состояние является как бы продолжением предстартового и, как пра-вило, сопровождается усилением предстартовых реакций. По механизму воз-никновения эти реакции являются условными рефлексами, могут носить спе-цифический и неспецифический характер и обусловливаться не только мощно-стью предстоящей.мышечной деятельности, но и ее значимостью и мотивацией для каждого конкретного случая, условиями ее выполнения и т.д. При благо-приятном соотношении комплекса факторов предстартовые реакции протекают на оптимальном уровне, способствующем мобилизации функции и повышению работоспособности организма. В противном случае может иметь место либо чрезмерное возбуждение, либо чрезмерное торможение ряда функций, потен-циально влекущее за собой пониженную работоспособность организма, физио-логическую неэффективность выполняемой работы. Физиологическими исследованиями выявлено три разновидности пред-стартовых состояний: 1) боевая готовность (оптимальный и желаемый резуль-тат), когда имеют место умеренные соматические и вегетативные реакции: по-вышаются возбудимость и лабильность (подвижность) двигательного аппарата, усиливается деятельность органов дыхания, кровообращения и ряда других фи-зиологических систем, заинтересованных в успешном выполнении предстоя-щей физической нагрузки; 2) предстартовая лихорадка характеризуется резко выраженными процессами возбуждения, снижающими способность к диффе-ренцированию раздражителей и ухудшению процессов координации и управ-ления движениями, приводящими к необоснованному повышению вегетатив-ных сдвигов; 3) предстартовая апатия, когда преобладают тормозные процес-сы (как правило, имеет место у недостаточно тренированных лиц, объективно неподготовленных к предстоящей мышечной деятельности). Проявление пред-стартовых реакций связано с уровнем тренированности и вполне может быть регулируемо. Одним из известных приемов, регулирующих предстартовые реакции, является разминка, словесные воздействия на вторую сигнальную систему, массаж, произвольные изменения ритма и глубины дыхания. Разминка состоит из общей и специальной частей. Первая способствует созданию оптимальной возбудимости центральной нервной системы и двига-тельного аппарата, повышению обмена веществ и температуры тела, деятель-ности органов кровообращения и дыхания. Вторая часть направлена на подго-товку тех образований и звеньев двигательного аппарата, которые ответствен-ны непосредственно за выполнение предстоящей деятельности. Под влиянием разминки повышается активность ферментов и скорость протекания биохими-ческих реакций непосредственно в мышцах, их возбудимость и лабильность, готовность к напряженной деятельности. В среднем разминка должна продол-жаться 10—30 мин и сопровождаться началом потоотделения, свидетельст-вующего о готовности теплорегуляционных механизмов к повышенным требо-ваниям во время основной физической работы. Однако необходимо помнить, что разминка не должна приводить к утомлению, а должна способствовать ус-пешному врабатыванию организма. Врабатывание — это постепенное повышение работоспособности, обу-словленное усилением деятельности физиологических систем организма, сво-его рода оперативная адаптация его в процессе самой работы на высоком уров-не деятельности. Чем быстрее протекает процесс врабатывания, тем выше про-изводительность выполнения работы. Различные системы организма настраиваются на необходимый рабочий уровень гетерохронно (не одновременно). Так, двигательный аппарат, обладая достаточно высокой возбудимостью и лабильностью, настраивается быстрее, чем вегетативные системы. Однако и скелетные мышцы не в состоянии прояв-лять необходимые двигательные качества сразу, им для этого требуется опре-деленное время. Так, например, скоростной бег в процессе преодоления сто-метровой дистанции показывает, что на первой секунде скорость составляет только 55% и лишь к 5—6-й с достигает максимума. Работа отдельных внутренних органов, показатели деятельности вегета-тивных систем еще более инертны. Если сердечный ритм хотя и нарастает с первых секунд, к максимальному своему значению он приближается почти че-рез минуту. Врабатывание дыхательных функций происходит в течение не-скольких минут и т.д. При этом необходимо помнить, что чем длительнее, а, следовательно, и менее интенсивно выполняется работа, тем длительнее осуществляется и вра-батывание. Состояние организма после врабатывания называют устойчивым как пра-вило, оно наблюдается при выполнении работы длительностью не менее 4—6 мин, когда потребление кислорода стабилизируется, деятельность различных органов и систем устанавливается на относительно постоянном уровне. Разли-чают истинное устойчивое состояние и ложное (или кажущееся). Истинное устойчивое состояние возникает при выполнении работы уме-ренной мощности, характеризуется высокой согласованностью функций двига-тельных и вегетативных систем. При ложном устойчивом состоянии деятельность дыхательного аппарата и сердечно-сосудистой системы приближается к уровню, необходимому для обеспечения выполняемой работы, но несмотря на это, кислородная потреб-ность полностью не удовлетворяется и постепенно нарастает кислородный долг. Работа при кажущемся устойчивом состоянии связана с большим напря-жением функций и не может продолжаться более 20—30 мин. Напряженная мышечная деятельность не может продолжаться долго. Уже через несколько минут, а при работе максимальной мощности с первых секунд деятельности, в организме наступают сдвиги, вынуждающие либо снизить мощность работы, либо прекратить ее вообще. Это обусловливается несоответ-ствием интенсивной деятельности двигательного аппарата и функциональными возможностями вегетативных систем, призванных обеспечить эту деятельность. Когда несоответствие деятельности функциональных систем выражено менее резко, его можно преодолеть и восстановить физическую работоспособность. Такое временное снижение работоспособности (например, в период кажущего-ся устойчивого состояния) называют «мертвой точкой», состояние организма после ее преодоления называют «вторым дыханием». Эти два состояния харак-терны для работы циклического характера большой и умеренной мощности. В состоянии «мертвой точки» существенно учащается дыхание, нарастает легочная вентиляция, активно поглощается кислород. Несмотря на то, что уве-личивается и выведение углекислоты, ее напряжение в крови и в альвеолярном воздухе нарастает. Частота сердечных сокращений резко увеличивается, давле-ние крови повышается, количество недоокисленных продуктов в крови растет. При выходе из «мертвой точки» за счет более низкой интенсивности работы ле-гочная вентиляция еще какое-то время остается повышенной (необходимо ос-вободить организм от накопившейся в нем углекислоты), активизируется про-цесс потоотделения (налаживается механизм теплорегуляции),создаются необ-ходимые соотношения между возбудительными и тормозными процессами в центральной нервной системе. При высокоинтенсивной работе (максимальная и субмаксимальная мощ-ность) «второго дыхания» не наступает, поэтому продолжение ее осуществля-ется на фоне нарастающего утомления. Различная длительность и мощность работы обусловливает и различные сроки возникновения «мертвой точки» и выхода из нее. Так, при забегах на 5 и 10 км она возникает через 5—6 мин после начала бега. На более длительных дистанциях «мертвая точка» возникает позднее и может иметь место повторно. Более тренированные люди, адаптированные к конкретным нагрузкам, преодо-левают состояние «мертвой точки» значительно легче и безболезненнее. Одним из инструментов ослабления проявления «мертвой точки» являет-ся разминка, которая способствует более быстрому наступлению «второго ды-хания». Необходимо также помнить, что в процессе тренировочных занятий ор-ганизм приспосабливается к проявлению волевых напряжений, учится «тер-петь», преодолевать неприятные ощущения, имеющие место при кислородной недостаточности и накоплении в организме недоокисленных продуктов. Насту-плению «второго дыхания» также способствует произвольное увеличение ле-гочной вентиляции. Особенно эффективны глубокие выдохи, способствующие удалению (с выдыхаемым объемом воздуха) углекислоты из организма и вос-становлению кислотно-щелочного равновесия. 2.14.5. АДАПТАЦИЯ К НАРУШЕНИЮ БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМОВ. Все органы и функции организма имеют свой собственный ритм проте-кания процессов жизнедеятельности, сформировавшийся под воздействием внешней среды. Синхронность ритмов во внешней среде и внутри организма, правильно составленный распорядок дня, рас-пределение работы и отдыха таким образом, чтобы наивысшая нагрузка соот-ветствовала наибольшим возможностям организма с учетом колебаний биоло-гических ритмов, — все это служит залогом высокой производительности тру-да и сохранения здоровья. Рассогласованность биоритмов приводит к болезненным изменениям в организме. Постоянное нарушение режима свет—темнота, изменение нормаль-ного чередования сна и бодрствования, режима труда и отдыха, питания приво-дят к снижению работоспособности, быстрой утомляемости, чувству разбито-сти, сонливости днем и бессоннице ночью, учащению сердцебиения, потливо-сти, т.е. к состоянию, близкому к заболеванию. Такого рода рассогласованность биоритмов наблюдается у студентов в период экзаменационной сессии. Уровень адаптации и устойчивости организма к нарушениям биологиче-ских ритмов во время экзаменов значительно выше у физически тренированных студентов, которые ведут здоровый образ жизни, строго регламентируют сон, питание, пребывание на свежем воздухе, регулярно занимаются физическими упражнениями с оптимальными нагрузками. Такие студенты имеют более вы-сокую качественную готовность к активной учебной работе. Важные приспособительные свойства системы околосуточных ритмов можно наблюдать при резком сдвиге внешнего времени, например после пере-лета через несколько часовых поясов. В данном случае адаптация к новому режиму, околосуточные ритмы фи-зиологических процессов у физически тренированных людей чаще всего пере-страиваются в течение 2—10 дней, у нетренированных — в течение месяца. 2.14.6. ВНИМАНИЕ В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ВРЕМЕНИ, ЭМОЦИОНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, СТРЕССА. ЕГО СОСРЕДОТОЧЕНИЕ И ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ С биологической и психической точек зрения у студентов имеются все возможности работать по 10—12 ч в сутки при условии соблюдения режима сна, питания, двигательной активности и отдыха. К основным факторам, вызывающим переутомление, снижающим внима-ние, восприятие, память и другие показатели умственной работоспособности, относятся плохая организация учебного процесса, неритмичность работы, от-сутствие своевременного отдыха, недостаточная двигательная активность. Экспериментальные данные свидетельствуют о стимулирующем влиянии оптимально организованной двигательной активности на уровень умственной работоспособности студентов, на улучшение функции внимания. Например, за-нятия физическими упражнениями с нагрузкой небольшой интенсивности еже-дневно по 30 мин положительно воздействуют на функцию произвольного внимания студентов с различным уровнем физической подготовленности. Важный механизм для сохранения устойчивости функции ЦНС — авто-матизация условно-рефлекторных процессов. Высокая степень автоматизации двигательных условных рефлексов обеспечивает лучшую устойчивость физи-ческой и умственной работоспособности в различных условиях и в разное вре-мя, в частности в вечерние и ночные часы, в том числе и в условиях дефицита времени, нервно-эмоционального напряжения и стресса. 2.14.7. РАБОТА В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ Работа в горах, под водой, на шахтах и в коллекторах под землей, в кос-мосе, в любом другом замкнутом пространстве, в том числе и в помещении, где находится большое количество людей, происходит в.условиях гипоксии — не-достаточного количества кислорода в окружающем воздухе. Это приводит к значительному снижению работоспособности. Физическая тренировка, особенно на выносливость, значительно повы-шает уровень работоспособности человека в условиях снижения содержания кислорода в окружающем воздухе. Это достигается посредством приспособи-тельных механизмов, возникающих в процессе физической тренировки. К ним относятся: увеличение количества эритроцитов в крови, повышение функцио-нальных возможностей дыхательной и сердечно-сосудистой систем, образова-ние запасов кислорода в мышечных волокнах и др. 2.14.8. УСТОЙЧИВОСТЬ К РЕЗКО МЕНЯЮЩИМСЯ ПОГОДНЫМ УСЛОВИЯМ И МИКРОКЛИМАТУ При изменении микроклимата или резко меняющихся погодных условий в организме человека заметно изменяются процессы жизнедеятельности. Похолодание сильно влияет на обмен веществ и энергии. Наблюдается снижение содержания в крови углеводов; содержание липидов (группа жиров и жироподобных веществ различного химического строения), наоборот, повыша-ется. В холодную погоду именно липиды становятся основным энергетическим материалом. Снижается также содержание в крови водорастворимых витами-нов С, В1, B2. Для успешного приспособления к пониженной температуре атмосферно-го воздуха калорийность пищи при снижении среднемесячной температуры на 10?С должна повышаться на 5%. Употребление большого количества углеводов нецелесообразно. Питание должно быть белково-липидным с повышенным со-держанием в пище жирорастворимых витаминов А, Е, К. При жарком климате предъявляются большие требования к механизмам теплоотдачи. Основная реакция на высокую температуру — расширение кож-ных кровеносных сосудов, что сопровождается увеличением минутного объема крови, учащением сердцебиения, падением артериального давления. Теплоотдача с поверхности кожи возможна лишь тогда, когда температу-ра внутри организма выше, чем в окружающем воздухе. Если температура воз-духа выше температуры тела, то активизируется потоотделение, а вместе с ним отдача тепла в окружающую среду при испарении пота. Реакции организма человека на изменение температуры внешней среды приводит к нарушению теплового баланса, к снижению способности к умст-венной и физической работе в течение периода акклиматизации. Физическая тренировка и закаливание повышают устойчивость организ-ма человека к резко меняющимся погодным условиям, к изменению микрокли-мата, значительно сокращают период акклиматизации и способствуют более быстрому восстановлению умственной и физической работоспособности. 2.14.9. УСТОЙЧИВОСТЬ К ВИБРАЦИИ, УКАЧИВАНИЮ, НЕВЕСОМОСТИ Физическая подготовленность приобретает большое значение при необ-ходимости адаптироваться к вибрации и укачиванию, которые могут сущест-венно снижать производительность труда и даже приводить к полной потере работоспособности. При воздействии вибрации может развиваться так называемая вибраци-онная болезнь, когда снижается острота зрения, тактильная, тепловая и болевая чувствительность; поражаются кровеносные сосуды; происходят нежелатель-ные изменения в суставах и т.д. Эффективные профилактические средства: упорядоченный режим работы и отдыха, производственная гимнастика, регулярные занятия физическими уп-ражнениями, укрепляющими мышечную систему и весь опорно-двигательный аппарат; полезны массаж и самомассаж. Способность организма противостоять укачиванию связана с развитием вестибулярной устойчивости. К физическим упражнениям для тренировки вестибулярного аппарата и устойчивости на высоте и узкой опоре относятся: упражнения в равновесии, акробатические упражнения, упражнения с вращением тела в различных плос-костях, упражнения на специальных тренажерах. 2.14.10. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОРГАНИЗМА К ВОЗДЕЙСТВИЮ ПРОНИКАЮЩЕЙ РАДИАЦИИ В настоящее время в результате испытаний ядерного оружия и развития атомной энергетики интенсивность радиационного излучения по сравнению с естественным фоном значительно повышена. В связи с этим весьма важен во-прос о возможности повысить стойкость организма человека к действию про-никающей радиации. Опыты на животных, в частности на крысах, показали, что дозы облуче-ния, близкие к смертельным, по-разному влияют на тренированных и нетрени-рованных животных: в 2—3 раза чаще выживали крысы, которые до облучения получали регулярные физические нагрузки. Применительно к людям медицинские наблюдения дали следующие ре-зультаты: 1) у физически тренированных врачей-рентгенологов, например, по-сле нескольких лет работы картина крови ухудшается меньше, чем у нетрени-рованных; 2) такое же явление наблюдается при исследовании людей, рабо-тающих в производстве радия; 3) после взрыва атомных бомб в Хиросиме и На-гасаки у находящихся на одинаковом расстоянии от эпицентра физически тре-нированных людей степень поражения была меньше, чем у нетренированных. Можно сделать вывод, что при несмертельных дозах лучевое поражение физически тренированных людей будет относительно более легким, выздоров-ление пойдет быстрее, работоспособность восстановится раньше. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Понятие о социальн'0-биологических основах физической культуры. 2. Саморегуляция и самосовершенствование организма в процессе его развития. 3. Общее представление о строении тела человека. 4. Понятие об органах и физиологических системах организма человека. 5. Строение и функции опорно-двигательного аппарата. 6. Нервная и гуморальная регуляция физиологических процессов в орга-низме. Понятие о рефлекторной дуге. 7. Физиологическая характеристика утомления и восстановления. 8. Внешняя среда. Природные, биологические и социальные факторы. Экологические проблемы современности. 9. Физиологическая классификация физических упражнений. 10. Показатели тренированности в покое. 11. Показатели тренированности при выполнении стандартных нагрузок. 12. Показатели тренированности при предельно напряженной работе. 13. Представление об обмене белков и его роль в мышечной деятельно-сти. 14. Представление об обмене углеводов при физических нагрузках. 15. Представление о водном обмене в процессе мышечной работы. 16. Обмен минеральных веществ и физическая нагрузка. 17. Витамины и их роль в обмене веществ. 18. Обмен энергии. Состав пищи и суточный расход энергии. 19. Понятие об основном и рабочем обмене. 20. Регуляция обмена веществ. 21. Кровь. Ее состав и функции. 22. Система кровообращения. Ее основные составляющие. 23. Сердце как главный орган кровеносной системы (строение и функ-ции). . 24. Представление о сердечно-сосудистой системе. 25. Характеристика изменений пульса и кровяного давления при мышеч-ной деятельности. 26. Присасывающее действие в кровообращении и мышечный насос. 27. Механизм проявления гравитационного шока. 28. Показатели деятельности дыхательной системы. 29. Кислородный запрос, максимальное его потребление и кислородный долг. 30. Характеристика гипоксических состояний. 31. Внешнее и внутреннее дыхание. 32. Двигательная активность и железы внутренней секреции. |
|||||||
| « Пред. |
|---|
Манифест геосимволистов
