При важкій фізичній роботі адаптація серця проходить в основному за рахунок повнішого випорожнення шлуночків, тобто за рахунок використання резервного об'єму крові, який у людей тренованих до м'язової роботи значно більший, ніж у нетренованих. Фізіологічний механізм такої адаптації серця до роботи перш за все зумовлений підвищенням збудливості провідної системи серця, внаслідок чого прискорюються частота серцевих скорочень і їхня сила. Завдяки цьому і проходить більш повне вигнання крові з серця.

Збільшення хвилинного об'єму крові при виконанні фізичної роботи є одним із адаптивних пристосувань організму. При легкій роботі зростання хвилинного об'єму крові проходить переважно за рахунок збільшення систолічного об'єму крові, тоді як важка робота супроводжується збільшенням хвилинного об'єму крові при частіших скороченнях серця. Адаптивний характер змін серцево-судинної роботи залежить також і від виду роботи. При динамічній роботі хвилинний об'єм крові збільшується, тоді як при статичній він змінюється мало або навіть зменшується (В.В.Васильєва). При легкій роботі адаптація серцево-судинної системи до м'язового навантаження проходить переважно за рахунок перерозподілу крові без збільшення загального об'єму циркулюючої в організмі крові. Суть цього фізіологічного механізму полягає в тому, що значна частина крові притікає до працюючих м'язів і органів (серця, легень, мозку та ін.), тоді як кровообіг у менш активно працюючих органах (кишках, шлунку, нирках та ін.) зменшується. Це досягається зміною вазомоторних реакцій: кровоносні судини в працюючих м'язах значно розширюються, а в малоактивних органах звужуються. Приплив крові до працюючих м'язів при дуже важкій роботі може збільшуватись на 88%, тоді як в стані спокою він складає лише 20% від загального хвилинного об'єму крові.

Ступінь і спрямованість перерозподіляючих реакцій, що виникають при м'язовій роботі, в першу чергу зумовлюються функціональним станом великих артерій. Як показали дослідження В.В.Васильєвої, пружність (тонус) стінок артеріальних судин наростає більше в непрацюючих кінцівках, ніж у працюючих. В зв'язку з цим приплив крові до непрацюючих кінцівок набагато менший, ніж до працюючих. Про стан перерозподілу крові в організмі судять за зміною швидкості розповсюдження пульсової хвилі в судинах.

Одним із пристосувань організму до м'язової роботи є зміна загального периферійного опору судин кровотоку. При м'язовій діяльності він знижується і тим більше, чим більш тренована до роботи людина. Звичайно, при меншому загальному периферійному опорові до тканин припливає більше крові, в них посилюються обмінні процеси, а це призводить до підвищення працездатності організму. Характерно, що у людей, які добре адаптовані до фізичної роботи, відновлення загального периферійного опору проходить набагато повільніше, ніж у нетренованих. Це забезпечує відносно кращі умови для діяльності їхнього серця і кровопостачання тканин.

М'язова діяльність збільшує роботу дихального апарату у відповідності до підвищення газообміну. Під час роботи значно зростає легенева вентиляція. Причому вона може збільшуватись як за рахунок збільшення частоти дихання, так і за рахунок поглиблення дихальних рухів. Чим більша у людини життєва ємність легень, тим дихальні рухи у неї будуть глибшими. Численні експериментальні дослідження показали, що більш працездатні ті люди, у яких показники життєвої ємності вищі. У них під час роботи збільшується легенева вентиляція за рахунок поглиблення дихання, а не за рахунок збільшення його частоти. Це, звичайно, доцільніше для організму, оскільки знижуються енерговитрати на роботу дихальних м'язів і, крім того, при поглибленні дихання повітря, що залишається в "мертвому просторі" дихальних шляхів, після кожного вдиху складає відносно меншу частину всього вентильованого повітря. А тому кількість повітря, що бере безпосередню участь у газообміні при такому диханні, стає дещо вищою [5,98].

Останніми роками вчені довели, що всі тривалі пристосувальні реакції організму (тренованість, загартування, адаптація до складу їжі, імунітет і навіть пам'ять) мають у своїй основі той же процес - збільшення кількості або зміну якості білків, що утворюють структури організму і виконують ферментативну функцію. Наприклад, тривале примусове тренування щурів у бігу призвело не лише до гіпертрофії м'язів кінцівок, а й до збільшення в них концентрації білка міоглобіну (на 80%), який відповідає за утворення резервів кисню і транспортування його до мітохондрій. Причому активація генетичного апарату клітин організму під впливом фізичної роботи та інших факторів, що тривалий час діють на організм, настає вже в перші години після підвищення їхньої фізіологічної функції. Спочатку проявляються вони у збільшенні синтезу РНК і білка, а пізніше - ДНК. При цьому, як правило, настає фізіологічна гіпертрофія робочих органів.

Таким чином, м'язова робота підвищує надійність біологічної системи. Під надійністю біологічної системи розуміють такий рівень регулювання функцій, коли забезпечується оптимальна діяльність організму і його окремих органів. Надійність біологічної системи людини визначається резервами кожного органу. Чим більші резерви її, тим вища надійність біологічної системи. Так, наприклад, у дітей, які мають вищий рівень максимального споживання кисню (МСК), витрати його при дозованій роботі значно менші, ніж у тих, хто має нижчі величини цього показника. Крім того, існує тісний корелятивний зв'язок між рівнем МСК і тривалістю виконання напруженої роботи. Підлітки, які мають вищі показники МСК, як правило, мають і вищу аеробну працездатність.

У підлітків спостерігаються деякі відмінності в протіканні таких фізіологічних явищ, як міогенний лейкоцитоз і еритроцитоз. А при тяжкій і тривалій фізичній роботі у підлітків і юнаків значно більше, ніж у дорослих, розпадається лейкоцитів і еритроцитів, що знижує адаптивні можливості крові. Про те, що у підлітків при виконанні одних і тих же фізичних навантажень адаптивні механізми крові напружуються більше, ніж у дорослих, свідчить поява другої фази міогенного лейкоцитозу. У дорослих при цій роботі з'являється лише перша фаза. Встановлено, що у дітей як міогенний лейкоцитоз, так і тромбоцитоз при тяжкій і тривалій роботі настають значно раніше, ніж у дорослих. Все це свідчить про значно нижчі адаптивні можливості функції крові дітей при виконанні фізичної роботи, ніж у дорослих.

У підлітків спостерігається відмінність і в адаптації їх серцево-судинної системи до м'язової роботи. Адаптація до циклічної тривалої роботи у них проходить значно важче, ніж у дорослих. Це пояснюється тим, що у них ще недостатньо розвинений міокард серця, менший об'єм останнього і значно більша частота серцевих скорочень. Через це енергетична цінність кожного систолічного об'єму крові у дітей нижча, ніж у дорослих. У юних спортсменів нерідко спостерігається гіпертрофія серцевого м'яза, яка є результатом форсованого тренування в спортивних вправах на витривалість. Частіше це спостерігається у юних лижників і велогонщиків. Слід відзначити, що гіпертрофія серцевого м'яза у дітей за нормальних умов спортивного тренування не досягає таких розмірів, як у дорослих [5, 99].

Виконання однієї і тієї ж фізичної роботи у підлітків супроводжується значно більшою частотою серцевих скорочень і вищим артеріальним тиском, ніж у дорослих (А.А.Маркосян). У дітей гранична робота виконується при значно нижчих показниках систолічного об'єму крові. Цей показник у 12-річних учнів не перевищує 104 мл, у 13-річних він зростає до 112 мл, а у 14-річних - до 116 мл. У дорослих тренованих людей систолічний об'єм крові при граничній роботі може дорівнювати 190 мл і більше. У дітей набагато менший і хвилинний об'єм крові. У 12 років він при граничній фізичній роботі досягає 19 л, у 13 років -21 л, а у 14- 22-23 л. У дорослих спортсменів цей показник може перевищувати 30 л. Ці морфологічні і фізіологічні відмінності серця дітей і дорослих і зумовлюють значно нижчі адаптаційні можливості його до фізичної роботи у перших.

Під впливом фізичних вправ поліпшуються захисні функції крові завдяки збільшенню лейкоцитів, тромбоцитів і антитіл. При м'язовій діяльності більше в стані спокою виділяється в кров кортикостероїдів і катехоламінів, а також інших гормонів, які підвищують життєдіяльність організму.

Оцінку стану серцево-судинної системи можна проводити згідно з результатами тестування на основі комплексу різноманітних вправ. Програма тестування містить наступні вправи:

7. Нахил уперед.

Нижче подана коротка інструкція з проведення тестування юних учнів згідно з названою програмою [15].

3. Човниковий біг 3x10 м с. Тест проводять у спортивному залі на рівній доріжці не менше 12-13 хвилин. Відміряють 10-метрову ділянку, початок та кінець якої відмічають лінією (стартова та фінішна лінії). За кожною лінією - два півкола радіусом 50 см з центром на лінії. На дальнє півколо за фінішною лінією кладуть дерев'яний кубик (5 куб.см). Обстежуваний стає за ближньою лінією на лінії старту і за командою "Руш!" починає біг у бік фінішної лінії. Оббігає півколо, бере кубик і повертається до лінії старту. Потім кладе кубик (кидати не дозволяється) у півколо на стартовій лінії і знову біжить до дальньої фінішної лінії, пробігаючи її. Враховується час виконання завдання від команди "Руш!" і до перехрещення лінії фінішу [15].

7. Нахил вперед (см). Виконується стоячи на гімнастичній лавці, ноги разом випрямлені. Глибину нахилу вимірюють за відстанню між кінчиками пальців рук на верхній поверхні лавки за допомогою 2-х закріплених вертикально до лавки лінійок таким чином, щоб нульові оцінки збігалися з верхнім краєм лавки. Одна лінійка звернена вгору, друга - вниз. Якщо кінцівки пальців випробувача нижче верхнього краю лавки, результат записують зі знаком "+", якщо вище - "-". Не дозволяється згинати коліна й робити ривкові рухи.

3.2 Методика дослідження основних показників роботи серцево-судинної системи

Після проведеного навантаження проводимо перевірку діяльності серцево-судинної системи.

Вислуховування тонів серця, визначення частоти пульсу, вимірювання артеріального тиску, систолічного і хвилинного обсягу крові у людини

Серцеві скорочення супроводжуються рядом механічних і звукових проявів, реєструючи які можна отримати уявлення про динаміку скорочення серця.

При роботі серця виникають звуки, які називають тонами серця. При прослуховуванні (аускультації) тонів серця на поверхні лівої половини грудної клітки чутно два тони: І тон (систолічний), ІІ тон - на початку діастоли (діастолічний). Тон І більш протяжний і низький, ІІ - короткий і високий.

Поява І тону пов'язана із закриттям прередсердньо-шлуночкових клапанів в систолу шлуночків і вібрацією стінок шлуночків. ІІ тон виникає при захлопуванні клапанів аорти і легеневого стовбура, що призводить до коливання крові.

На ФКГ, крім І і ІІ тонів, реєструються ІІІ і ІV тони серця (більш тихі, чим І і ІІ, тому нечутні при звичайній аускультації).

Тон ІІІ виникає внаслідок вібрації стінок шлуночків при швидкому припливу крові в шлуночки на початку їх наповнення.

Тон ІV має два компонента. Перший із них виникає при скороченні міокарда передсердь, а другий з'являється на самому початку розслаблення передсердь і падіння тиску в них.

Серце вислуховують за допомогою приладів - фонендоскопа та стетоскопа.

Існує певна послідовність при вислуховуванні серця. У першу чергу вислуховують двостулковий (митральний) клапан біля верхівки серця - у п'ятому міжреберному проміжку на 1-2 см досередини від серединно-ключичної лінії, потім тристулковий клапан - біля основи мечовидного відростка груднини; потім аортальний клапан справа від грудини у другому міжребер'ї і нарешті, клапан легеневого стовбура - у другому міжребер'ї зліва від грудини [10].

Одним з найважливіших показників серцевої діяльності є артеріальний пульс. У момент викидання крові розширюється початкова частина судинного русла, це явище через еластичність стінок артерій поширюється, як хвиля коливань уздовж всієї артеріальної системи. Коливання ці названо пульсовими.

Рис. 5. Вимірювання кров'яного тиску за способом Короткова.

1- ртутний сфігмоманометр, 2- манжетка, 3- фонендоскоп.

Вимірювання кров'яного тиску.

Досліджуваний оголює ліву руку. Обгорнути манжету щільно навколо середини плеча випробуваного так, щоб її нижній край знаходився на 2,5--3 см вище ліктьового вигину.

Сфігмоманометр не повинний знаходитися в полі зору випробуваного. Рівень ртуті в ньому (або положення стрілки пружинного манометра) повинний відповідати нулю. В області ліктьового згину на променевій артерії установіть фонендоскоп. Нагнітайте повітря в манжету доти, поки сфігмоманометр покаже 160--180 мм рт. ст. (до повного зникнення пульсу) [10].

Повільно випускайте повітря з манжети. Знижуючи тиск у манжетці, уважно слухайте, і з появою першого звуку зафіксуйте показання манометра. Це буде величина максимального (систолічного) тиску, тобто в цей момент тільки під час систоли кров проштовхується через здавлену ділянку судини. Продовжуйте прослухувати пульсові поштовхи.

Вони поступово загасають, і в момент повного зникнення звуку знову зафіксуйте показання сфігмоманометру. Ця величина відповідає мінімальному (діастолічному) тискові. У цей час тиск у манжеті дорівнює діастолічному і кров безшумно починає протікати під манжетою не тільки під час систоли, але і під час діастоли [14].

Досліджуйте вплив фізичного навантаження на величину кров'яного тиску і пульс. Для цього запропонуєте випробуваному зробити 10-20 присідань (глибоких і швидких), після чого протягом 10 с підрахуйте його пульс і відразу ж визначте величину кров'яного тиску. Розрахуйте частоту серцевих скорочень (ЧСС) за 1 хв, для чого отримане число ударів за 10 с помножте на 6. Це число вам знадобиться надалі для підрахунку хвилинного обсягу крові.

Визначення систолічного і хвилинного обсягу крові розрахунковим методом.

У зв'язку з неможливістю широко використовувати існуючі лабораторні методи визначення систолічного (СО) хвилинного (ХОК) обсягів крові в мілілітрах різні слідчі на підставі експериментальних даних вивели формули для їхнього розрахунку.

Широке застосування одержала формула Старра:

де СО -- систолічний обсяг; ПТ -- пульсовий тиск; ДТ - діастолічний тиск; А -- вік піддослідного.

Установлено, що розрахункові величини СО, отримані за допомогою цієї формули, добре збігаються з даними, добутий класичними методами.

Використовуючи отримані вами дані при визначенні артеріального тиску, розрахуйте по формулі Старра функціональних величин: у спокої і після виконання фізичного навантаження. Розрахуйте також хвилинний обсяг крові в спокої і після роботи, для чого величину СО помножте на число скорочень ца в 1 хв:

ХОК =СО ЧСС.

Висновки

1. До складу серцево-судинної системи входить серце з кровоносними судинами -- артеріями, венами, капілярами. Серце й судини утворюють замкнуту систему. Рух крові судинами відбувається за рахунок роботи серця.

2. Діяльність серця регулюється двома парами нервів: блукаючими і симпатичними. Блукаючі нерви беруть початок у довгастому мозку і гальмують серцеву діяльність, симпатичні нерви відходять від шийного симпатичного вузла, посилюють кожне серцеве скорочення. Пристосування діяльності серцево-судинної системи до умов, у яких перебуває організм, здійснюється нервовим і гуморальним механізмами.

3. В результаті проведеного тестування одержали результати: систолічний та діастолічний тиск вищий, частота пульсу вища, систолічний об`єм крові також має вище значення, ніж в стані спокою.

4. Можемо сказати, що заняття спортом впливають на стан серцево-судинної системи, таким чином, що при збільшенні навантаження на організм основні показники стану роботи кардіосистему мають вище значення, тому потрібно раціонально дозувати навантаження, що не спричинити небажані ускладнення у роботі серцево-судинної системи.

1. Амосов М.М. Роздуми про здоров'я. - К.: Здоров'я, 1990.

2. Анатомия человека. /Под ред. Сапина М.Р. - М.: Медицина, 1993.

3. Анатомия, физиология, психология человека /Под ред. Батуева А.С. СПб.: Лань, 1998.

4. Батуев А. С. Введение в физиологию сенсорных систем.- М.: Наука, 1988. - 247 с.

5. Боген М.М. Обучение двигательным действиям. -- М.: ФиС, 1985.

6. Вайзер С.Р. Это помогает обучению. // Физическая культура в школе, -- 1975. -- №7. -- С. 27-28.

7. Вишнева Л.В. Обучение должно быть развивающим. // Физическая культура в школе. -- 1981.-- № 1. -- С. 15.

8. Волков Л.В. Физическое воспитание учащихся: Пособие для учителей. - М., 1988. - 360 с.

9. Гальперин С.И. Физиология человека и животных. Высшая школа, 1970 - 656 с.

10. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. - В 3 т. - М.: мир, 1990.

11. Гуминский А.А. и др. Руководство к лабораторным занятиям по общей и возрастной физиологии. - М.:Просвещение, 1990. - 239 с.

12. Дудель Й., Рюэгг Й., Шмидт Р. Физиология человека: 3 т. / Под ред. Шмидта Р. и Тевса Г.- М.: Мир, 1996.- 323 с.

13. Завацький В.І. Курс лекцій з фізіології: В 2-х частинах: Навчальний посібник. - Рівне: ППФ "Волинські обереги", 2002.

14. Зюзіна І.А. Основи педагогічної майстерності. - Освіта, 1989. - 302 с.

15. Козєтов І. Методика використання нестандартного обладнання на уроках фізкультури // Фізичне виховання в школі. -- 1999. -- № 4. -- С. 37-39.

16. Колодяненко Г.І. Анатомія людини: Підручник. - К.: Либідь, 2001. - 384 с.

17. Комплексне тестування рухових здібностей людини. За ред. Сергієнко Л. П.-Миколаїв: УДМТУ, 2001.

18. Матвеев Л.П. Теория и методика физической культуры. - М.: ФиС, 1991. - 543 с.

19. Минаев Б.Н., Шиян Б.М. Основы методики физического воспитания школьников. М., 1989. - 320 с.

20. Новосельський В.Ф. Методика урока физической культуры в старших классах. -- К.: "Радянська школа", 1989. -- 127 с.

21. Паукова М.В., Черемисин В.П. Учить оценивать свои движения // физическая культура в школе, 1984. -- № 12. -- С. 26-29.

22. Слупский Л.Н. Волейбол. Активные методы обучения // Физическая культура в школе, 1987. -- №11. -- С. 23-25.

23. Смирнов В.М. Нейрофизиология и высшая нервная деятельность детей и подростков: Учебное пособие, - М: изд. Центр "Академия", 2000. - 400 с.

24. Трайтак Д.И, и др. Биология. - М.: Просвещение, 1992.

25. Уилмор Дж.Х., Костилл Д.Л. Физиология спорта и двигательной активности. - Київ: Олімпійська література, 1977.

26. Физическая культура и спорт в общеобразовательной школе. Пособие для учителя. / Под ред. Д. Рупы. - М.: Просвещение, 1985. - 87 с.

27. Физкультурно-оздоровительная работа в школе: Книга для учителя / Под ред. А.М. Шлемина. - М.: Просвещение, 1988.

28. Фізіологія людини (За ред. Кучерова І. С. та ін.). - К.: Вища школа, 1981.

29. Хоменко Б.Г. Анатомія людини. - К.: Вища школа, 1991.

30. Шиян Б. М. Методика фізичного виховання школярів (Практикум ). - Львів: Світ, 1993. - 184 с.

31. Шиян Б.М. Теорія і методика фізичного виховання школярів. Ч.1. - Тернопіль: Навчальна книга. - Богдан, 2001. - 248 с