Механизмы адаптации к физическим нагрузкам

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

Факультет физической культуры

Кафедра оздоровительной и лечебной физической культуры

Механизмы адаптации к физическим нагрузкам

Курсовая работа

Исполнитель:

студент группы ФК-41 А.О. Козлов

Научный руководитель:

к.п.н.,доцент О.А.Ковалёва

Гомель 2014



Введение

На современном этапе развития физической культуры и спорта, когда их ценности становятся очевидны и значимы для большинства людей, возникает необходимость поиска и разработки новых подходов, позволяющих оценивать эффективность физического воспитания.

Учитывая, что физические упражнения, как основное средство физического воспитания, оказывают многогранное системное воздействие на организм занимающихся, в качестве интегрального критерия оценки здоровья студентов высших учебных заведений, должна выступать такая характеристика, которая охватывала бы все стороны данного процесса и была бы сугубо индивидуальной. Одной из таких характеристик может быть физический потенциал человека.

Именно физический потенциал объединяет такие важные категории теории и методики физического воспитания как «физические способности», «физические возможности» и «энергетические ресурсы», что позволяет использовать его в качестве интегральной оценки эффективности физического воспитания в высших учебных заведениях.

Говоря о физическом потенциале, мы подразумеваем перспективы физического развития, повышение уровня физической подготовленности, улучшение функционирования организма, его систем и повышение их работоспособности ( В.К. Бальсевич, 1988; Т.Г. Фомиченко, Н.М. Юдина, 2002; Н.М. Юдина, 2003; П.К. Анохин, И.Б. Новик, М.А. Годик, И.В. Аулик ).

Именно получая количественную и качественную информацию можно как - то планировать, строить, создавать. Для этого, конечно же, необходима совместная деятельность специалистов из разных областей (медицины, психологии, физической культуры и спорта и др.).

В дальнейшем речь пойдёт о том как, с помощью каких средств, принципов и особенностей педагогического процесса в физической культуре и спорте добиться положительного результата в развитии функций и резервов организма.

Цель курсовой работы: изучить физический потенциал и его стороны

Задачи курсовой работы:

1. Раскрыть сущность физического потенциала и его составляющих

2. Определить роль процессов утомления и восстановления

3. Проанализировать механизмы адаптации к физическим нагрузкам

Практическая значимость: Материалы данной курсовой работы могут использовать учителя физической культуры и здоровья, тренеры, спортсмены, инструкторы, методисты, а также студенты в области физической культуры и спорта при подготовке к практическим занятиям по спортивной медицине, физиологии спорта, теории и методике физического воспитания и спорта.



1. Физический потенциал, особенности и составляющие

Физический потенциал - это индивидуально присущая человеку система, включающая энергетические ресурсы, физические способности и возможности, которая позволяет производить целенаправленную физическую работу с максимально возможными количественными и качественными характеристиками.

Ведущую роль в формировании физического потенциала человека играют энергетические ресурсы, которые увеличивают мощности внутриклеточного энергообразования, а, следовательно, и величины активного обмена, обеспечивающего полноту приспособительных реакций организма к изменениям во внешней и внутренней среде.

Как у студентов юношей, так и у девушек структура физического потенциала представлена двумя независимыми компонентами: энергетическими ресурсами и физическими возможностями. Среди показателей, характеризующих энергетические ресурсы, по количеству корреляционных взаимосвязей значительно преобладают показатели функционального состояния и адаптационного потенциала. В группе показателей физических возможностей наибольший вес имеют масса и длина тела, а также производная характеристика - массо-ростовой индекс Кетле.

Наибольшее влияние на структуру физического потенциала юношей и девушек оказывает уровень их физической подготовленности. Так, в структуре физического потенциала юношей и девушек, имеющих недостаточный уровень физической подготовленности, ведущую роль занимают физические возможности. Затем по мере значимости следуют энергетические ресурсы и физические способности. То есть, при недостаточном уровне физической подготовленности для обеспечения двигательной активности в большей мере используются данные физического развития, так как другие компоненты, влияющие на эффективность физической работы (энергетические ресурсы и физические способности) у таких студентов слабо или мало развиты.

В качестве тестов для определения компонентов физического потенциала студентов высших учебных заведений необходимо выполнить следующие испытания:

- для энергетических ресурсов: определение жизненной емкости легких, адаптационный потенциал, уровень функционального состояния;

- для физических возможностей: время задержки на вдохе (проба Штанге), глубина наклона туловища в положении сидя, бег на дистанцию 1000 м для девушек и 3000 м для юношей;

- для физических способностей: подтягивания на перекладине для юношей и сгибание разгибание рук в упоре лежа для девушек; бег на дистанцию 30 м с высокого старта, прыжок в длину с места.

Распределение показателей физического потенциала в соответствии с уровнем физической подготовленности показывает, что оценки физического потенциала студентов высших учебных заведений целесообразно использовать сигмовидную шкалу, где результаты тестов, которые доступны большинству студентов, оцениваются выше, чем те, которые доступны меньшему количеству студентов. Причем, процентные соотношения большинства результатов в каждом виде теста должны точно соответствовать и диапазону большей прибавке в их оценке.

Для оценки физического потенциала студентов, как комплексной характеристике, зависящей от типа телосложения и уровня их физической подготовленности, разумно использовать методику построения индивидуального «профиля» физического потенциала.Которая позволяет выявить их слабые и сильные стороны не только физической подготовленности, но и функционального состояния и уровня здоровья, более точно оценить общий уровень готовности организма к физическим нагрузкам.

Такая информация предоставляет возможность максимально индивидуализировать занятия физической культурой не только в условиях учебного процесса, но и в рамках дополнительных и самостоятельных занятий [1].

1.1 Понятие о физической подготовке человека, её роль

Физическая подготовка спортсмена направлена на укрепление и сохранение здоровья, формирование телосложения спортсмена, повышение функциональных возможностей организма, развитие физических способностей -- силовых, скоростных, координационных, выносливости и гибкости.

Современный спорт и занятия физической культурой предъявляет определённые требования к физической подготовленности спортсменов. Это объясняется следующими факторами:

1. Рост спортивных достижений всегда требует нового уровня развития физических способностей спортсмена.

2. Высокий уровень физической подготовленности -- одно из важных условий для повышения тренировочных и соревновательных нагрузок. За последние 20--25 лет показатели нагрузок в годичном цикле у сильнейших спортсменов мира увеличились в 3--4 раза. Вследствие этого резко возросло и количество спортсменов с хроническим перенапряжением миокарда. Это заболевание характерно в основном для спортсменов, имеющих недостатки в физическом развитии, в деятельности отдельных органов и систем.

Физическая подготовка необходима спортсмену любого возраста, квалификации и вида спорта. Однако каждый вид спорта предъявляет свои специфические требования к физической подготовленности спортсменов -- уровню развития отдельных качеств, функциональным возможностям и телосложению. Поэтому имеются определенные различия в содержании и методике физической подготовки в том или ином виде спорта, у спортсменов различного возраста и квалификации [1,2].

1.1.1 Виды, задачи и средства физической подготовки

Различают общую физическую подготовку (ОФП) и специальную физическую подготовку (СФП).

ОФП представляет собой процесс всестороннего развития физических способностей, не специфичных для избранного вида спорта, но так или иначе обусловливающих успех спортивной деятельности.

Задачами ОФП будут являться:

- повышение и поддержание общего уровня функциональных возможностей организма;

- развитие всех основных физических качеств -- силы, быстроты, выносливости, ловкости и гибкости;

- устранение недостатков в физическом развитии и другие.

Средствами ОФП являются упражнения из своего и других видов спорта. Круг их очень широк. Значительное место отводится упражнениям на развитие ловкости и гибкости. Меньший удельный вес имеют упражнения на развитие общей выносливости. У бегунов пловцов на длинные дистанции - стайеров, наоборот, упражнения на развитие обшей выносливости, играют особую роль. Им отводится значительное место в процессе ОФП. Силовые упражнения выполняются с небольшими отягощениями, но большим числом повторений.

СФП направлена на развитие физических способностей, отвечающих специфике избранного вида спорта, т.е. обеспечение такой подготовки физических качеств и способностей, которую требует специфика данного вида спорта или деятельности. При этом она ориентирована на максимально возможную степень их развития.

Задачами СФП, прежде всего, являются:

- развитие физических способностей, необходимых для данного вида спорта;

- повышение функциональных возможностей органов и систем, определяющих достижения в избранном виде спорта;

- воспитание способностей проявлять имеющийся функциональный потенциал в специфических условиях соревновательной деятельности;

- формирование телосложения спортсменов с учетом требований конкретной спортивной дисциплины.

В процессе СФП следует направленно воздействовать на те компоненты телосложения, от которых зависит успех в избранном виде спорта и которые можно целенаправленно изменять с помощью средств и методов спортивной тренировки [2].

Основными средствами СФП спортсмена являются соревновательные и специально-подготовительные упражнения.

Соотношение средств ОФП и СФП в тренировке спортсмена зависит от решаемых задач, возраста, квалификации и индивидуальных особенностей спортсмена, вида спорта, этапов и периодов тренировочного процесса и др.

В табл.1 приводится значимость отдельных компонентов физической подготовки в некоторых видах спорта

Таблица 1 - компонентов физической подготовки в некоторых видах спорта( по поЮ.Ф. Курамшину )

Виды спорта	Показатели
	ведущие	дополняющие	второстепенные
акробатика, гимнастика, прыжки в воду, фигурное катание	координационные и силовые способности, гибкость, конституция тела, осанка, удельный вес тела	скоростные способности	выносливость
фехтование, бокс, борьба	скоростные и координационные способности	силовые способности, конституция тела выносливость	гибкость, выносливость
баскетбол, волейбол, гандбол	высокая длина тела, координационные скоростно-силовые и скоростные способности	выносливость	гибкость, собственно силовые способности
легкая атлетика (спринт, прыжки, бег с барьерами)	скоростные, скоростно-с иловые и координационные способности, гибкость, состояние сводов стопы	собственно силовые способности	выносливость
легкая атлетика (бег на средние и длинные дистанции), лыжные гонки, плавание	выносливость, объем и размеры сердца, величина ударного и минутного объема сердца	координационные, собственно силовые и скоростные способности	гибкость

Сама физическая подготовка является педагогическим процессом, направленным на развитие физических способностей (качеств) человека. Физическая подготовленность - это результат физической подготовки, который отражается в уровне развития физических качеств [3].

1.2 Работоспособность и факторы её определяющие

Несмотря на интуитивно очевидный смысл слова «работоспособность», точного общепринятого определения этого понятия не существует. Ясно, что это слово означает способность выполнять работу, причем главным образом -- длительную и объемную. Измерение объема выполненной работы за фиксированное время служит достаточно надежным и широко используемым способом оценки работоспособности.

В то же время столь же очевидно, что чем интенсивней человек работает, тем быстрее он устает. Сумеет ли он при этом выполнить больший объем работы, чем тот, кто работает в более спокойном темпе, если не ограничивать время испытания? Точные измерения, проведенные физиологами спорта, показали: нет, не сумеет. Менее интенсивная работа позволяет человеку выполнить значительно больший ее объем. Таким образом, наряду с объемом выполняемой работы для оценки работоспособности важно знать, какими резервами интенсивности обладает человек.

Некоторые исследователи предлагают определять работоспособность как способность противостоять утомлению. Однако главным критерием утомления при этом может выступать лишь качество (для умственной) и экономичность (для мышечной) работы. Поэтому третий параметр, который необходимо учитывать -- это качество, эффективность работы. Можно сделать очень много ненужной продукции, брака, но это не будет показателем высокой работоспособности. Чем быстрее, интенсивнее производится работа, тем большее количество ошибок допускает человек, тем менее экономично работают его физиологические системы, во всяком случае, за пределами зоны оптимума.

Еще один из подходов к оценке работоспособности -- выявление возможности длительного удержания устойчивого состояния. Широко распространены также способы оценки работоспособности на основании изменения функциональной активности вегетативных систем, например, по характеру реакции частоты пульса на стандартную нагрузку или по прибавке частоты пульса в ответ на увеличение интенсивности работы. Эти подходы больше касаются мышечной работоспособности, поскольку при выполнении умственной работы труднее выявить значительные изменения в деятельности физиологических функций.

Работоспособность зависит от множества факторов. Так, на фоне эмоционального подъема человек способен «горы свернуть», а в состоянии депрессии у него «все из рук валится». На работоспособность влияют внешние (характер труда, режим труда и отдыха, окружающая среда) и внутренние факторы (мотивация, степень совершенствования навыков, функциональные резервы).

Работоспособность напрямую связана с состоянием здоровья и функциональной зрелостью организма. Дети младшего школьного возраста гораздо менее работоспособны, чем старшеклассники и взрослые. Падает работоспособность также в период пубертата. Любое функциональное неблагополучие, стресс и хроническое переутомление крайне негативно сказывается на работоспособности. По этой причине измерение и оценка разнообразных показателей работоспособности -- важный и широко распространенный прием в возрастной физиологии, школьной гигиене, валеологии. Простейшие способы оценки работоспособности (умственной и мышечной) было бы полезно освоить учителям и родителям, это могло бы помочь им подбирать для детей адекватную их возможностям учебную и физическую нагрузку. На рис. 2 представлена типичная динамика работоспособности в течение суток.

Рисунок 2 - Суточная динамика умственной работоспособности

Работоспособность фазно изменяется на протяжении рабочей смены. Фаза врабатывания характеризуется повышением активности ЦНС и уровня обменных процессов в организме человека, усилением деятельности сердечно - сосудистой и дыхательной систем. Фаза врабатывания короче при физическом труде, чем при умственном.

Фаза относительно устойчивой работоспособности характеризуется оптимальным уровнем функционирования систем организма и максимальной эффективностью труда. Время устойчивой работоспособности тем меньше, чем больше физическая тяжесть и нервная напряженность труда.

Фаза снижения работоспособности связана с развитием утомления. В конце рабочего дня возникает фаза вторичного повышения работоспособности.

Дневная работоспособность. С утра (7.00) PWC снижена,примерно к 9 часам она возрастает и к 11 достигает максимума, после чего начинается спад к 13-14 часам . В 16.00 наступает менее выраженный подъём примерно до 19.00, затем снижается и приходит необходимость сна.

Недельная динамика. В понедельник работоспособность не самая высокая и дети не сильно активны. Вторник - наиболее высокаяPWC. Среда - сниженная. Четверг - в зависимости от предыдущих дней. Пятница наблюдается повышение PWC на эмоциональном уровне. Данный график не постоянен в году - это обуславливается временем и порой года.

Работоспособность - это свойство человека на протяжении длительного времени и с определённой эффективностью выполнять максимальное количество физической или умственной работы [4,5].

1.2.1 Методы и принципы определения PWC

Работоспособность следует оценивать по критериям профессиональной деятельности и состояниям функций организма, другими словами, с помощью прямых и косвенных ее показателей.

Прямые показатели у спортсменов позволяют оценивать их спортивную деятельность как с количественной (метры, секунды, килограммы, очки и т.д.), так и с качественной (надежность и точность выполнения конкретных физических упражнений) стороны. С этой точки зрения все методики исследования прямых показателей работоспособности подразделяются на количественные, качественные и комбинированные. С помощью комбинированных методик исследования можно оценивать как производительность, так и надежность, и точность спортивной деятельности.

К косвенным критериям работоспособности относят различные клинико-физиологические, биохимические и психофизиологические показатели, характеризующие изменения функций организма в процессе работы. Другими словами по реакциям организма на определенную нагрузку и указывают на то, какой физиологической ценой для человека обходится эта работа. Кроме этого, установлено, что косвенные показатели работоспособности впроцесса труда ухудшаются значительно раньше, чем ее прямые критерии.

При оценке работоспособности и функционального состояния человека необходимо также учитывать его субъективное состояние (усталость) - довольноинформативный показатель. Ощущая усталость человек снижает темп работы или вовсе прекращает ее. Этим самым предотвращается функциональное истощение различных органов и систем и обеспечивается возможность быстрого восстановления работоспособности человека.

Обобщенные данные по оценке работоспособности человека с учетом его субъективного и функционального состояния, прямых и косвенных показателей работоспособности представлены в таблице 2(приложение Б), составленной И.А. Саповым, А.С. Солодковым, В.С. Щеголевым и В.И. Кулешовым (1986).

Определение уровня физической работоспособности у человека осуществляется путем применения тестов с максимальными и субмаксимальными мощностями физических нагрузок.

В тестах с максимальными мощностями физических нагрузок испытуемый выполняет работу с прогрессивным увеличением ее мощности до истощения (до отказа). К числу таких проб относят тест Vita Maxima, тест Новакки и др. Применение этих тестов имеет и определенные недостатки: во-первых, пробы небезопасны для испытуемых и потому должны выполняться при обязательном присутствии врача, и, во-вторых, момент произвольного отказа - критерий очень субъективный и зависит от мотивации испытания и других факторов.

Тесты с субмаксимальной мощностью нагрузок осуществляются с регистрацией физиологических показателей во время работы или после ее окончания. Тесты данной группы технически проще, но их показатели зависят не только от проделанной работы, но и от особенностей восстановительных процессов. К их числу относятся хорошо известные пробы С.П. Летунова, Гарвардский степ-тест, тест Мастера и др. Принципиальная особенность этих проб заключается в том, что между мощностью мышечной работы и длительностью ее выполнения имеется обратно пропорциональная зависимость, и с целью определения физической работоспособности для таких случаев построены специальные номограммы [5].

В практике физиологии труда, спорта и спортивной медицины наиболее широкое распространение получило тестирование физической работоспособности по ЧСС. Это объясняется в первую очередь тем, что ЧСС является легко регистрируемым физиологическим параметром. Не менее важно и то, что ЧСС линейно связана с мощностью внешней механической работы, с одной стороны, и количеством потребляемого при нагрузке кислорода - с другой.

Есть следующие подходы:

Первый, наиболее простой, заключается в измерении ЧСС при выполнении физической работы какой-то определенной мощности (например, 1000 кГм•мин-1). Идея тестирования физической работоспособности в данном случае состоит в том, что выраженность учащения сердцебиения обратно пропорциональна физической подготовленности человека, т.е. чем чаще сердечный ритм при нагрузке такой мощности, тем ниже работоспособность человека, и наоборот.

Второй подход состоит в определении той мощности мышечной работы, которая необходима для повышения ЧСС до определенного уровня. Такой подход является наиболее перспективным. Вместе с тем он технически более сложен и требует серьезного физиологического обоснования.

Сложности физиологического обоснования такого подхода к тестированию физической работоспособности обусловлены несколькими моментами: возможными пред патологическими изменениями сердечно-сосудистой системы; различными типами кровообращения, при которых одинаковое кровоснабжение мышц может обеспечиваться различной величиной ЧСС; неодинаковой физиологической ценой учащения сердечной деятельности при физических нагрузках, определяемой так называемым законом исходных величин и т. д.

Среди спортсменовэти различия в значительной степени сглаживаются сходством возраста, хорошим здоровьем, тенденцией к брадикардии в покое, расширением функциональных резервов сердечно-сосудистой системы и возможностей их использования при физических нагрузках. Это обстоятельство, по-видимому, определило использование в современном спорте теста PWC170, который ориентирован на достижение определенной ЧСС (170 сердечных сокращений в 1 минуту). Испытуемому предлагается выполнение на велоэргометре или в степ-тесте 2-х пятиминутных нагрузок умеренной мощности с интервалом 3 мин, после которых измеряют ЧСС.

Расчет показателя PWC, та производится по следующей формуле:

PWC170 = W2+(W2-W1)	170-f1
	f2-f1

где: W1 и W2 - мощность первой и второй нагрузки;

f1 и f2 - ЧСС в конце первой и второй нагрузки.

В настоящее время считается общепринятым, что ЧСС равная 170 уд.мин, с физиологической точки зрения характеризует собой начало оптимальной рабочей зоны функционирования кардиораспираторной системы, а с методической - начало выраженной нелинейной зависимости на кривой ЧСС от мощности физической работы. Существенным физиологическим доводом в пользу выбора уровня ЧСС в данной пробе служит и тот факт, что при частоте пульса больше 170 уд.мин-1 рост минутного объема крови если и происходит, то уже сопровождается относительным снижением систолического объема крови.

Проба PWC170 рекомендована Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ )для оценки физической работоспособности человека. Перспективы использования этой пробы в спорте очень широки, так как принцип ее пригоден для определения как общей, так и специальной работоспособности спортсменов.

Другой широко распространенной пробой является разработанный в США Гарвардский степ-тест. Этот тест рассчитан на оценку работоспособности у здоровых молодых людей, так как от исследуемых лиц требуется значительное напряжение. Гарвардский тест заключается в подъемах на ступеньку высотой 50 см для мужчин и 41 см для женщин в течение 5 минут в темпе 30 подъемов в 1 мин (2 шага в 1 с). После окончания работы в течение 30 с второй минуты восстановления подсчитывают количество ударов пульса и вычисляют индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:

ИГСТ=	Продолжительность работы (с) * 100
	5.5 * Число ударов пульса (с-1)

Более точно можно рассчитать ИГСТ, если пульс считать 3 раза - в первые 30 секунд 2-й, 3-й и 4-й минут восстановления.

В этом случае ИГСТ вычисляют по формуле:

ИГСТ=	t *100
	(f1 + f2 + f3) *2

где: t - время восхождения на ступеньку (с),

f1, f2, f3 - число пульсовых ударов за 30 с 2-й, 3-й и 4-й мин восстановления.

Соответствующие полученные данные и показатели сравнивают с предложенными значениями в таблице 3.



Таблица 3 - Оценка физической работоспособности по индексу Гарвардского степ-теста (по Аулик И. В., Коцу Я.М.)

ИГСТ	Оценка
55 55-64 65-79 80-89 90	Слабая Ниже средней Средняя Хорошая Отличная

Одним из распространенных и точных методов является определение физической работоспособности по величине максимального потребления кислорода (МПК).

Как известно, величина потребляемого мышцами кислорода эквивалентна производимой ими работе. Следовательно, потребление организмом кислорода возрастает пропорционально мощности выполняемой работы. МПК характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени.

Аэробная возможность (аэробная мощность) человека определяется прежде всего максимальной для него скоростью потребления кислорода. Чем выше МПК, тем больше (при прочих равных условиях) абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. МПК зависит от двух функциональных систем: кислород-транспортной системы (органы дыхания, кровь, сердечно-сосудистая система) и системы утилизации кислорода, главным образом - мышечной.

Максимальное потребление кислорода может быть определено с помощью максимальных проб (прямой метод) и субмаксимальных проб (непрямой метод). Для определения МПК прямым методом используются чаще всего велоэргометр или тредбан и газоанализаторы. При применении прямого метода от испытуемого требуется желание выполнить работу до отказа, что не всегда достижимо. Поэтому было разработано несколько методов непрямого определения МПК, основанных на линейной зависимости МПК и ЧСС при работе определенной мощности. Эта зависимость выражается графически на соответствующих номограммах. В дальнейшем обнаруженная взаимосвязь была описана простым линейным уравнением, широко используемым с научно-прикладными целями для нетренированных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта:

МПК=1,7 РWС170 + 1240.

Для определения МПК у высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта В.Л. Карпман (1987) предлагает следующую формулу:

МПК = 2,2 PWCI70 + 1070.

PWC170 и МПК примерно в равной степени характеризуют физическую работоспособность человека: коэффициент корреляции между ними очень высок (0.7-0.9 по данным различных авторов), хотя взаимосвязь этих показателей и не носит строго линейного характера. Тем не менее, названные константы могут быть рекомендованы в практических целях для анализа тренировочного процесса [6].

1.3 Функциональная подготовленность

О функциональной подготовленности судят как по показателям в состоянии покоя, так и по изменениям различных функций организмапри работе. Для тестирования используют стандартные и предельные нагрузки, причем стандартные нагрузки подбираюттакие, которые доступны всем обследуемым лицам независимо от возраста и уровня тренированности. Предельные же нагрузки должны соответствовать индивидуальным возможностям человека.

В случае стандартных нагрузок регламентируется мощность и длительность работы. Задается частота педалирования на велоэргометре и величина преодолеваемого сопротивления, высота ступенек и темп восхождения пристеп - тестах, длительность работы и интервалы между пробами и т. п., т. е. всем обследуемым предлагается одинаковая работа. В этой ситуации лучше подготовленный человек, работая более экономно за счет совершенной координации движений, имеет небольшие энерготраты и показывает меньшие сдвиги. Стандартные нагрузки бывают общие, неспециализированные (различные функциональные пробы, велоэргометрические тесты, степ-тесты) и специализированные, адекватные упражнениям в избранном виде спорта (проплывание, пробегание отрезков с заданной скоростью или заданным временем, поддержание заданного статического усилия в течение необходимого времени и т. п.).

В случае выполнения предельных нагрузок тренированный спортсмен работает с большей мощностью, выполняет заведомо больший объем работы, чем неподготовленный человек. Несмотря на экономичность отдельных физиологических процессов и высокую эффективность дыхания и кровообращения, для выполнения предельной работы тренированный организм спортсмена затрачивает огромную энергию и развивает значительные сдвиги в моторных и вегетативных функциях, совершенно недоступные для неподготовленного человека.

Таким образом, особенности морфологических, функциональных и психофизиологических показателей организма человека в состоянии покоя характеризуют степень его функциональной подготовленности к определенной физической нагрузке. Также все показатели дополняются и анализируются в совокупности с медицинскими данными получаемые при обследованиях и врачебном контроле [6,7].



1.3.1 Показатели функциональной подготовленности

Изменения физиологических показателей у тренированных и нетренированных лиц при стандартных и предельных нагрузках имеют принципиальные различия.

При стандартной работе тренированный организм отличают от нетренированного следующие особенности:

- более быстрое врабатывание,

- меньший уровень рабочих сдвигов различных функций,

- лучше выраженное устойчивое состояние,

- более быстрое восстановление после нагрузки

У адаптированного к выполнению статической работы спортсмена меньше выражен феномен статических усилий -- меньше подавление функций дыхания и кровообращения во время нагрузки и меньше послерабочее их нарастание, чем у других лиц.

В центральной нервной системе спортсмена отмечается высокий уровень лабильности нервных центров, оптимальная возбудимость и хорошая подвижность нервных процессов (возбуждения и торможения), высокая скорость восприятия и переработки информации, хорошая помехоустойчивостью и др. Этому способствуют, с одной стороны, сформированные в мозгу мощные рабочие доминанты, ас другой -- большое количество нейропептидов и гормонов. Например, суточный выброс адреналина в соревновательном периоде у тренированных спортсменов может в 150 раз превышать показатели людей, не занимающихся спортом.

У спортсменов, обладающих выраженным качеством быстроты, время двигательной реакции укорочено, в ЭЭГ покоя отмечается повышенная частота альфа-ритма -- 11 -12 колеб.- с` (напр., у 80% баскетболистов 1 разряда и мастеров спорта, в отличие от лыжников-гонщиков и борцов, имеющих частоту 8-9 колеб.- с1).

Двигательный аппарат квалифицированных спортсменов отличается большей толщиной и прочностью костей, выраженной рабочей гипертрофией мышц, их повышенной лабильностью и возбудимостью, большей скоростью проведения возбуждения по двигательным нервам, запасами мышечного гликогена и миоглобина, высокой активностью ферментов. Об улучшении иннервации мышц свидетельствуют факты утолщения нервно-мышечных синапсов и увеличение их числа. Спортсмены имеют высокие показатели произвольного напряжения мышц и в то же время отличного их расслабления, т. е. большую величину амплитуды твердости мышц.

Обмен веществспортсменов характеризуется увеличением запасов белков и углеводов, снижением уровня основного обмена (лишь в соревновательном периоде основной обмен может быть повышен из-за недостаточного восстановления).

Дыхание спортсменов более эффективно, так как увеличена ЖЕЛ (до 6-8 л), т. е. расширена дыхательная поверхность; больше глубина вдоха, что улучшает вентиляцию легких и снижает частоту дыхания (до 6-12 вдохов в 1 мин). Следовательно, повышение минутного объема дыхания достигается преимущественно за счет увеличения глубины дыхания. Лучше развиты и более выносливы дыхательные мышцы (это можно наблюдать, например, по способности сохранять высокие значения ЖЕЛ при повторных ее определениях).

Величина минутного объема дыхания в покое не изменена (из-за противоположных сдвигов частоты и глубины дыхания), но максимальная легочная вентиляция значительно выше у тренированных лиц (порядка 150-200 л/мин) по сравнению с нетренированными (60-120л/мин) - увеличена длительность задержки дыхания (особенно в синхронном плавании, нырянии), что свидетельствует о хороших анаэробных возможностях и пониженной возбудимости дыхательного центра.

В сердечно - сосудистойсистеме спортсменов также выявлены адаптивные изменения. Тренированное сердце имеет большой объем и толщину сердечной мышцы. При тренировке на выносливость (у бегунов-стайеров, лыжников-гонщиков и др.) наблюдается особенное увеличение объема сердца -- до 1000-1200 см3 (у нетренированных лиц -- порядка 700 см3). Большой объем сердца -- до 1200 см3 -- характерен также для высокорослых баскетболистов, Однако более этой величины нарастание объема неблагоприятно, так как ухудшаются возможности кровоснабжения самой сердечной мышцы. При адаптации к скоростно-силовым упражнениям происходит преимущественно утолщение сердечной мышцы -- ее рабочая гипертрофия, а объем в меньшей степени превышает норму (800-1000 см3). Рабочая гипертрофия сердечной мышцы повышает мощность работы сердца и обеспечивает кровоток в скелетных мышцах при их напряжении в условиях силовых и скоростно-силовых нагрузок.

Повышение общего объема сердца сопровождается увеличением резервного объема крови и, хотя ударный объем крови в покое практически не нарастает, но при работе его значительный рост обеспечивается за счет резервного объема. Частота сердечных сокращений спортсменов (особенно у стайеров) в покое понижена до40-50 уд/мин (в отдельных случаях -- до 28-32 уд/мин), т. е. отмечается спортивная брадикардия. Минутный объем крови соответствует норме или немного ниже нее.

У спортсменов в состоянии спортивной формы, всреднем, в 30% случаев наблюдается спортивная гипотония -- снижение величины систолического артериального давления до 100-105 мм рт.ст. и ниже. Чаще всего это встречается у гимнастов и спортсменов-стайеров. Выраженность артериальной гипотонии растет по мере увеличения спортивного стажа и уровня квалификации спортсменов. У спортсменов, специализирующихся в спортивных играх, наоборот, в состоянии покоя артериальное давление часто может быть повышенным.

В системе крови у спортсменов больше концентрация эритроцитов -- 6 * 1012 * л"1 и гемоглобина -- 160 г * л1 и более. Это обеспечивает большую кислородную емкость крови (до 20-22 об.%). Общее количество гемоглобина в организме у тренированного спортсмена (800-1000 г) превышает его запасы у нетренированных лиц (700 г). Повышены щелочные резервы, т. е. легче противостоять окислению крови. Больше объем циркулирующей крови.

Величины МПК, характеризующие аэробные возможности, достигают у выдающихся спортсменов (лыжников, пловцов, гребцов и др.) 6 и даже 7 л/ мин для абсолютного МПК и 85-90 мл/ кг/мин для относительного МПК. Такие величины МПК позволяют спортсмену развивать значительную мощность передвижений и показывать высокие спортивные результаты. Огромны и величины суммарного потребления кислорода на всю дистанцию. Важным показателем тренированности является способность спортсменов-стайеров продолжать работу при резком снижении содержания глюкозы в крови. физический потенциал работоспособность нагрузка

Высококвалифицированные спортсмены, работающие в зоне субмаксимальной мощности, отличаются очень высокими показателями анаэробных возможностей. Величины их кислородного долга достигают 20-22 л, что отражает переносимость высоких концентраций лактата в крови и глубоких сдвигов рН крови -- до 7,0 и даже 6,9. Такие изменения характерны для работы с высоким кислородным запросом, который не удовлетворяется во время работы, несмотря на предельные изменения функций вегетативных систем. Величины минутного объема дыхания при этом порядка 180 л/мин, а минутного объема крови -- 40 л/мин. Систолический объем крови достигает 200 мл.

Все перечисленные перестройки функциональных показателей свидетельствуют об общей адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам и в частности, к особенной функциональной подготовленности купражнениям в избранном виде спорта [8].



2. Роль и взаимосвязь процессов утомления, восстановления

Теоретическое и практическое значение проблемы утомления и восстановления определяется тем, что их закономерности являются физиологической основой работоспособности.

Знание механизмов утомления, восстановления, их стадий, механизмы развития позволяет правильно оценить функциональное состояние и работоспособность спортсменов и должно учитываться при разработке мероприятий, направленных на сохранение здоровья и достижение высоких спортивных результатов.

С физиологической точки зрения утомление является функциональным состоянием организма, вызванным умственной или физической работой, при котором могут наблюдаться временное снижение работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного ощущения усталости. Исходя из этого, условно выделяют физическое и умственное утомление

Во время мышечной деятельности в организме спортсменов происходят связанные друг с другом анаболические и катаболические процессы, при этом диссимиляция преобладает над ассимиляцией. В соответствии с концепцией академика В. А. Энгельгардта (1953), всякая реакция расщепления вызывает или усиливает в организме реакции ресинтеза, которые после прекращения трудовой деятельности ведут к преобладанию процессов ассимиляции. В это время восполняются израсходованные во время тренировочной и соревновательной работы энергоресурсы, ликвидируется кислородный долг, удаляются продукты распада, нормализуются нейроэндокринные, анимальные и вегетативные системы, стабилизируется гомеостаз. Вся совокупность происходящих в этот период физиологических, биохимических и структурных изменений, которые обеспечивают переход организма от рабочего уровня к исходному (до рабочему) состоянию, и объединяется понятием восстановление [9].

2.1 Признаки и факторы утомления

Главным и объективным признаком утомления человека является снижение его работоспособности. Однако понижение работоспособности не всегда является симптомом утомления. Работоспособность может снизиться вследствие пребывания человека в неблагоприятных условиях (высокая температура и влажность воздуха, пониженное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе и др.). С другой стороны, длительная работа с умеренным напряжением может протекать на фоне выраженного утомления, но без снижения производительности. Следовательно, снижение работоспособности является признаком утомления только тогда, когда известно, что оно наступило вследствие конкретно выполненной физической или умственной работы. При утомлении работоспособность снижается временно, она быстро восстанавливается при ежедневном обычном отдыхе. Состояние утомления имеет свою динамику -- усиливается во время работы и уменьшается в процессе отдыха (активного, пассивного и сна). Утомление можно рассматривать как естественное нормальное функциональное состояние организма в процессе труда.

Другим важным критерием оценки утомления является изменение функций организма в период работы. При этом в зависимости от степени утомления функциональные сдвиги могут носить различный характер. В начальной стадии утомления клинико-физиологическиеи психофизиологические показатели отличаются неустойчивостью и разнонаправленным характером изменений, однако их колебания, как правило, не выходят за пределы физиологических нормативов. При хроническом утомлении, и особенно переутомлении, имеет место однонаправленное значительное ухудшение всех функциональных показателей организма с одновременным снижением уровня профессиональной деятельности человека.

Процесс утомления характеризуется и еще одним признаком -- субъективным симптомом, усталостью (тяжесть в голове, конечностях, общая слабость, разбитость, вялость, боли, нежелание продолжать, недомогание, трудность выполнения работы и т. д.). А. А. Ухтомский считал, что усталость является одновременно и «натуральным предупредителем утомления». Ощущая усталость, человек снижает темп работы или вовсе ее прекращает. Этим самым предотвращается «функциональное истощение» корковых клеток и обеспечивается возможность быстрого восстановления работоспособности человека. Автор считал ощущение усталости одним из наиболее чувствительных показателей утомления.

Однако выраженность усталости не всегда соответствует степени утомления, т. е. объективным прямым и косвенным показателям работоспособности. В основе этого несоответствия в первую очередь лежит разная эмоциональная настройка работающего на выполняемую работу. При выполнении приятной или социально-значимой работы, при высокой мотивации работающего, усталость не возникает у него в течение длительного времени. Наоборот, при бесцельной, неинтересной работе усталость может возникнуть, когда объективно утомление или вовсе еще не наступило, или выраженность его далеко не соответствует степени усталости.

Следовательно, один и тот же признак утомления является информативным только в конкретных условиях деятельности и при определенном состоянии организма. Поэтому для констатации утомления в каждом виде работы целесообразно использовать особый набор прямых и косвенных показателей, адекватный для данного вида труда.

Основным фактором, вызывающим утомление, является физическая или умственная нагрузка. Зависимость между величиной нагрузки и степенью утомления почти всегда бывает линейной, то есть чем больше нагрузка, тем более выраженным и ранним является утомление. Также на процессы утомления влияет и характер нагрузки: статическая, динамическаяработа, постоянный или периодический ее характер, интенсивность.

Существует ряд дополнительных или способствующих факторов.

факторы внешней среды (температура, влажность, газовый состав, барометрическое давление и др.);

факторы, связанные с нарушением режимов труда и отдыха;

факторы, обусловленные изменением привычных суточных биоритмов, и выключение сенсорных раздражений;

социальные факторы, мотивация, взаимоотношения в команде и др.

Эти факторы сами по себе не ведут к развитию утомления но, способствуют более раннему и выраженному наступлению утомления [10].

2.2 Механизм развития

К настоящему времени сформировалось множество теорий о механизме развития процессов утомления. К их числу относят теорию истощения энергетических ресурсов в мышцах Шиффа (1868), теорию засорения мышц продуктами обмена Пфлюгера (1872), теорию отравления метаболитами Вейхарда (1902) и теорию задушения (вследствие недостатка кислорода) Ферворна (1903). Все эти теории не полностью вскрывают механизмы утомления, так как в качестве его основной причины рассматривают лишь местные изменения в мышечной ткани, и частные сдвиги принимаются за общие процессы. Однако каждая из этих теорий правильно отражала одну из многих сторон сложного процесса утомления.

Наиболее распространенная в нашей стране центрально-нервная теория утомления, сформулированная И. М. Сеченовым в 1903 году, всесторонне развития и дополненная А. А. Ухтомским, связывает возникновение утомления только с деятельностью нервной системы, в частности, коры больших полушарий.

Однако современные электрофизиологические и биохимические методы исследования и полученные на их основе экспериментальные данные не позволяют свести причины утомления к изменениям в каком-то одном органе или системе органов, в том числе нервной системе. В зависимости от состояния функций организма и характера деятельности человека первичное возникновение утомления вариативно и может наблюдаться в различных органах и системах организма.

Мышечная работа связана с вовлечением в деятельность многих органов и формированием в организме специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека. Поэтому на снижение работоспособности влияет возникновение функциональных изменений не только в нервной системе, но и в других рабочих звеньях -- скелетных мышцах, органах дыхания, кровообращения, системе крови, железах внутренней секреции и др. Таким образом, согласно современным представлениям о физическом утомлении, оно связано, во-первых, с развитием функциональных изменений во многих органах и системах, во-вторых, с различным сочетанием деятельности органов и систем, ухудшениефункций которых наблюдается при том или ином виде физических упражнений. Поэтому создание общей теории о физиологических механизмах утомления не может основываться на отдельных системах организма и должно учитывать все многообразие и вариативность характера сдвигов функций, обусловливающих ту или иную деятельность человека. В зависимости от характера работы, ее напряженности и продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным функциональным системам.

Итак, утомление является нормальной физиологической реакцией организма на работу. С одной стороны, оно служит очень важным для работающего человека фактором, так как препятствует крайнему истощению организма, переходу его в патологическое состояние, являясь сигналом необходимости прекратить работу и перейти к отдыху. Наряду с этим, утомление играет существенную роль, способствуя тренировке функций организма, их совершенствованию и развитию. С другой стороны, утомление ведет к снижению работоспособности спортсменов, к неэкономичному расходованию энергии и уменьшению функциональных резервов организма. Эта сторона утомления является невыгодной, нарушающей длительное выполнение спортивных нагрузок [11,12].

2.3 Состояние функций организма, локализация утомления

При любом виде утомления детальное обследование может обнаружить изменения в характере функционирования любой системы организма, начиная от двигательной, сердечно - сосудистойи центральной нервной системы и кончая такими, казалось бы, не связанными с непосредственной работой системами, как пищеварительная и выделительная. Такое многообразие изменений отражает закономерности функционирования организма как единого целого.

При утомлении со стороны центральной нервной системы отмечаются нарушение межцентральных взаимосвязей в коре головного мозга, ослабление условно-рефлекторных реакций, неравномерность сухожильных рефлексов, а при переутомлении -- развитие неврозов.

Изменения сердечно - сосудистойсистемы характеризуются тахикардией, лабильностью артериального давления, неадекватными реакциями на дозированную физическую нагрузку, некоторыми электрокардиографическими сдвигами. Снижается насыщение артериальной крови кислородом, учащается дыхание и ухудшается легочная вентиляция, которая при переутомлении может существенно уменьшаться.

В крови снижается количество эритроцитов и гемоглобина, отмечается лейкоцитоз, несколько угнетается фагоцитарная активность лейкоцитов и уменьшается количество тромбоцитов. При переутомлении иногда отмечают болезненность и увеличение печени, нарушение белкового и углеводного обмена.

Изменения возникают в первую очередь в тех органах и системах, которые непосредственно осуществляют выполнение спортивной деятельности. При физической работе -- это мышечная система и двигательный анализатор. Одновременно изменения могут появляться в тех системах и органах, которые обеспечивают функционирование этих основных работающих систем -- дыхательной, сердечно-сосудистой, крови и др. С другой стороны, может быть и такое положение, когда уже имеет место снижение функций организма (основных и обеспечивающих систем), а спортивная работоспособность еще сохраняется на высоком уровне. Это зависит от морально-волевых качеств спортсмена, мотивации идр.

Утомление динамично по своей сущности и в своем развитии имеет несколько последовательно возникающих стадий. Первой стадией является нарушение автоматичности рабочих движений. Второй -- это нарушение координации движений. Третья стадия -- значительное напряжение вегетативных функций при одновременном падении производительности работы, а затем и нарушение самого вегетативного компонента. При выраженных степенях утомления новые, мало усвоенные двигательные навыки могут угаснуть полностью. При этом очень часто растормаживаются старые, более прочные навыки, не соответствующие новой обстановке. В спортивной практике это может служить причиной возникновения различных срывов, травм и т. д. [12].

2.4 Утомление при различных видах нагрузки

При выполнении циклической работы максимальной мощности основной причиной снижения работоспособности и развития утомления является уменьшение подвижности основных нервных процессов в ЦНСс преобладанием торможения вследствие большого потока эфферентной импульсации от нервных центров к мышцам и афферентных импульсов от работающих мышц к центрам. Разрушаетсярабочая система взаимосвязанной активности корковых нейронов. Кроме того, в нейронах падает уровень содержания АТФ и креатин -фосфата, и в структурах мозга повышается содержание тормозного медиатора -- гамма-аминомасляной кислоты. Существенное значение в развитии утомления при этом имеет изменение функционального состояния самих мышц, снижение их возбудимости, лабильности и скорости расслабления.

При циклической работе субмаксимальной мощности ведущими причинами утомления являются угнетение деятельности нервных центров и изменения внутренней среды организма. Причина этого -- большой недостаток кислорода, вследствие которого развивается гипоксемия, снижается рН крови, в 20-25 раз увеличивается содержание молочной кислоты в крови. Кислородный долг достигает максимальных величин -- 20-22 л. Недоокисленные продукты обмена веществ, всасываясь в кровь, ухудшают деятельность нервных клеток. Напряженная деятельность нервных центров осуществляется на фоне кислородной недостаточности, что и приводит к быстрому развитию утомления.

Циклическая работа большой мощности приводит к развитию утомления вследствие дискоординации моторных и вегетативных функций. На протяжении нескольких десятков минут должна поддерживаться весьма напряженная работа сердечно - сосудистойи дыхательной систем для обеспечения интенсивно работающего организма необходимым количеством кислорода. При этой работе кислородный запрос несколько превышает потребление кислорода и кислородный долг достигает 12-15 л. Суммарный расход энергии при такой работе очень велик, при этом расходуется до 200 г глюкозы, что приводит к некоторому ее снижению в крови. Происходит также уменьшение в крови гормонов некоторых желез внутренней секреции (гипофиза, надпочечников).

Длительность выполнения циклической работы умеренной мощности приводит к развитию охранительного торможения в ЦНС, истощению энергоресурсов, напряжению функций кислородтранспортной системы, желез внутренней системы и изменению обмена веществ. В организме снижаются запасы гликогена, что ведет к уменьшению содержания глюкозы в крови. Значительная потеря организмом воды и солей, изменение их количественного соотношения, нарушение терморегуляции также ведут к понижению работоспособности и возникновению утомления у спортсменов. В механизме развития утомления при длительной физической работе могут играть определенную роль изменения белкового обмена и снижение функций желез внутренней секреции. При этом в крови снижается концентрация глюко-- и минералкортикоидов, катехо-ламинов и гормонов щитовидной железы. Вследствие этих изменений, а также в результате длительного влияния монотонных афферентных раздражений в нервных центрах возникает торможение. Угнетение деятельности этих центров приводит к снижению эффективности регуляции движений и нарушению их координации. При длительном выполнении работы в разных климатических условиях развитие утомления, кроме того, может быть ускорено нарушением терморегуляции.