Физкультура для активных студентов2011

Министерство образования и науки Российской Федерации
Костромской государственный технологический университет
И. Ю. Смирнов
Физкультура для активных студентов
Учебное пособие
Кострома
ИЗДАТЕЛЬСТВО
2011
УДК 796(075.8)
С 506
Рецензенты:
кафедра физической культуры ЯГПУ (г. Ярославль)
заведующий кафедрой д-р биол. наук, профессор А.А. Мельников;
заведующий кафедрой физического воспитания КГУ (г. Кострома)
заслуженный работник физической культуры РФ
профессор В.Н. Зимин.
С 506 Смирнов, И.Ю. Физкультура для активных студентов : учебное пособие / И.Ю. Смирнов. − Кострома : Изд-во Костром. гос. технол. ун-та,
2011. − 129 с.
ISBN 978-5-8285-0587-6
Пособие посвящено основным вопросам, которые могут возникать у людей,
решивших самостоятельно использовать средства физической культуры для поддержания или коррекции здоровья, повышения эффективности умственного труда.
Кратко рассмотрены история возникновения и развития физической культуры в человеческом обществе и необходимость переосмысления как задач, стоящих перед
занимающимися, так и средств и методов занятий. Рассмотрено участие основных
функциональных систем организма в обеспечении двигательной активности, и показано влияние такой активности на эти системы. Также затронуты вопросы влияния физических нагрузок на умственную деятельность, выбора вида спорта для занятий и рациональной организации занятия, вопросы самоконтроля и основные
направления оптимизации состояния организма.
Рассчитано на людей, не имеющих медико-биологической подготовки, поэтому этим вопросам уделено большее внимание. Знание основных процессов,
происходящих в организме при воздействии мышечных нагрузок, позволит более
серьезно воспринимать необходимость регулярной двигательной активности.
Предназначено для студентов вузов всех специальностей и форм обучения.
УДК 796(075.8)
ISBN 978-5-8285-0587-6
© Костромской государственный технологический университет, 2011
2
Оглавление
Глава 1. Физическая культура, прошлое и настоящее . . . . . . . . . . . . . . . 4
Глава 2. Естественно-научные основы физической культуры . . . . . . . . 15
Глава 3. Влияние физических упражнений на организм . . . . . . . . . . . . . 43
Глава 4. Физические качества человека и их развитие . . . . . . . . . . . . . . . 57
Глава 5. Умственная работоспособность и физические нагрузки . . . . . . 75
Глава 6. Индивидуальный выбор упражнений для занятий . . . . . . . . . . . 85
Глава 7. Основы самостоятельных занятий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Глава 8. Самоконтроль при занятиях физическими упражнениями . . . . 115
Глава 9. Средства оптимизации работоспособности . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3
ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА, ПРОШЛОЕ И НАСТОЯЩЕЕ
Ф
изические упражнения как двигательная активность человека присутствовали в жизни человечества всегда. Однако
предметом нашего рассмотрения будут только те физические упражнения, которые не связаны непосредственно с обеспечением жизнедеятельности. Наши историки часто приводят как пример существования
физической культуры, наскальные изображения древних людей, на которых изображены фигуры, напоминающие изображение борцов, бегущих или плывущих людей. Выделение физических упражнений из трудовой деятельности в самостоятельный вид деятельности этнографы и
археологи относят к периоду 40–25 тыс. до н.э., при этом отмечая, что в
основе физической культуры лежал коллективный характер. Повидимому, к первым физическим упражнениям можно отнести и первобытные танцы охотников, рассказывающих своим соплеменникам об
охоте, и ритуальные танцы перед охотой, а также молодежные игры с
элементами бега прыжков, манипуляций с предметами. Важность хорошего физического развития у древних людей определялась не только
и не столько подготовкой к трудовой деятельности, сколько подготовкой к необходимости защиты как от диких животных, так и от живущих
поблизости других племен. Наверное, этим можно объяснить и тот
факт, что большинство древних изображений связано с упражнениями,
имеющими военно-прикладное значение. По мере развития земледелия
и использования силы прирученных животных и труда пленных физические упражнения приобретали все более целенаправленный характер
подготовки к ведению военных действий.
По имеющимся историческим сведениям, впервые наибольшего
развития физическое воспитание получило в Древней Греции, и особенно в Спарте. Неграмотным считался тот, кто не умел читать, писать и
плавать. Военно-прикладная направленность физической подготовки
определялась необходимостью ведения военных действий с внешними
врагами, а также для подавления выступлений рабов. Набор физических
упражнений определялся требованиями военной подготовки и включал
в себя бег, прыжки, гимнастику, фехтование, верховую езду, плавание,
кулачный бой. Следует отметить, однако, что уже древние люди отмечали положительное влияние физических упражнений на организм человека. Так, Аристотель отмечал: «Ничто так не истощает и не разруша4
ет человека, как продолжительное физическое бездействие». Среди
стран, население которых широко использовало физические упражнения, Египет, Вавилон, Персия, Китай, Индия, Древний Рим.
Важность физических упражнений, имитирующих в определенной
мере деятельность человека, определялась характером этой деятельности. Если трудовая деятельность имела сравнительно постоянный характер, то применение военно-прикладных умений отличалось периодичностью, а цена потери навыков была самой значительной и порой
стоила жизни.
Военно-прикладное значение физических упражнений сохраняется
и до настоящего времени. Во всех армиях мира, несмотря на развитие
техники, физическая подготовка солдат и офицеров имеет важное значение. Это связано не только с тем, что физические упражнения способствуют развитию таких качеств как сила, выносливость, быстрота, ловкость, но и, как в настоящее время установлено, способствуют повышению и сохранению высокой умственной работоспособности. Изменились структура и направленность физических упражнений в соответствии с предъявляемыми требованиями, но их значение по-прежнему
оценивается очень высоко. Это проявляется в наличии систем оценки
физического состояния через выполнение определенных нормативов
как для рядового, так и для командного состава.
Параллельно с военно-прикладной физической подготовкой с
XVIII–XIX вв. стала получать развитие и профессионально-прикладная
физическая подготовка. Это было обусловлено развитием промышленности и необходимостью специальной подготовки будущих рабочих. В
первую очередь, это обучение мелким, но частым и точным движениям.
Однако массового развития такая подготовка не получила. Дальнейшее
развитие промышленности и техники привело к качественным изменениям условий и характера труда, особенно во второй половине XX в.
Это, в свою очередь, поставило перед населением развитых стран вопросы не только профессиональной подготовки, но и вопросы по сохранению работоспособности и здоровья населения.
С конца XIX – начала XX вв. все большее распространение получают всевозможные турниры и соревнования, прообразом которых являются олимпийские игры древности. Широкое распространение получили такие соревнования как борьба, поднятие тяжестей в цирковых
программах. Популярность победителей подобных турниров привлекала
внимание населения к регулярным занятиям подобными физическими
упражнениями. Уже в XIX в. появляются спортивные организации и
клубы, а в 1896 г. Пьером де Кубертеном организованы и проведены
первые Олимпийские игры современности, которые спустя сто лет являются всемирным фестивалем спорта.
5
Основателем физического воспитания в России можно считать Петра I. В условиях больших преобразований в России Петр I создает в
стране светские учебные заведения, в которых было внедрено физическое воспитание. Учредив «цифирные школы», школу математических
и навигационных наук (1701 г., Москва), гимназию, морскую академию
(1719 г., С.-Петербург) и духовную семинарию, Петр I заложил основы
государственной системы образования в России. Во всех этих учебных
заведениях преподавались фехтование, верховая езда и танцы. Кроме
того, в режим учебного дня включались прогулки, игры, различные «телесные упражнения». В Москве, в Сухаревской башне, где размещалась
школа математических и навигационных наук, имелся «рапирный зал»,
оборудованный тренажерами. За успехи в овладении «рапирной
наукой» ученикам даже прибавлялось жалование.
Наряду с государственными учебными заведениями в это же время
в С.-Петербурге появляются частные общеобразовательные школы, в
учебном плане которых известное место было отведено и физическому
воспитанию. Принадлежали они, как правило, пленным шведам. В этих
школах учились дети не только пленных шведов, но и русских. Шведские преподаватели учили «вверяемых им детей латинскому, французскому и др. языкам и также морали, математике и всякого рода телесным упражнениям».
Во второй половине XVIII в. открываются гимназии и пансионаты
для обучения детей дворян и разночинцев. Здесь внимание обращалось
на привитие внешних манер поведения, а также на фехтование, танцы.
Армии нужны были резервы здоровых молодых людей, и в 1888 г.
военный министр П. С. Ванновский предложил ввести военную гимнастику в гражданские учебные заведения, что и было сделано министром
народного просвещения в 1889 г.
Цель этой гимнастики состояла в том, чтобы несколько развить
учащихся и привить им необходимые навыки военной службы. Обязательным предметом гимнастика была только в средних учебных заведениях, а в начальных училищах она могла вводиться там, где на это окажутся необходимые средства для оплаты преподавателей.
В 1889 г. вышла в свет «Инструкция и программа преподавания гимнастики в мужских учебных заведениях и в армии». В инструкции к циркуляру о введении гимнастики все упражнения разделялись на 4 отдела:
1. Вольные движения, приучающие ученика управлять своими частями тела и с укреплением физических сил вырабатывать национальные движения.
2. Упражнения с подвижными снарядами: палками, мячами, деревянными шарами и др.
6
3. Упражнения на неподвижных снарядах: шесте, канате, наклонной лестнице, имеющие целью отягощением собственного тела исполнять движения с наименьшею затратою сил.
4. Отдел строевых упражнений, дающих основы воинской дисциплины.
В программу высших учебных заведений физическое воспитание не
включалось (кроме учительских институтов), а после революции 1905 г.
правительство запретило даже существовавшие отдельные спортивные
кружки из-за «неблагонадежности» студентов. В виде исключения получили право на существование отдельные студенческие спортивные
клубы. Первые студенческие спортивные клубы появились в политехническом и электротехническом московских институтах, Киевском политехническом институте. В университете Санкт-Петербурга спортивный клуб был образован в 1908 г.
О постановке спортивной работы можно судить из высказывания
члена правления гимнастического общества Московского университета
В. Отрадинского. Он говорил, что несколько лет существовало общество и вечером собирало более 150 человек при 2-3 днях занятий в неделю. Здесь студенты проводили свой досуг с пользой и искренним весельем, но вот уже второй год администрация университета лишила
общество помещения актового зала и занятия прекратились. Напрасно
«Гимнастическое общество» подавало прошение за прошением — ничто не могло изменить решения университетского правления. Правительство боялось массовых молодежных организаций в связи с все возрастающими «ученическими беспорядками», превращающимися в открытые выступления против царского самодержавия.
Несмотря на это гимнастика, спорт и игры получают распространение среди студентов. Чтобы отвлечь студентов от политической борьбы,
разрешено было организовывать спортивные секции. В университетах
Петербурга, Москвы, Киева, Томска создаются кружки спорта, гимнастики и игр. В 1911 г. организовываются С.-Петербургская, а в 1914 г.
Московская городские спортивные лиги студентов, которые стали проводить соревнования среди учащихся высших учебных заведений.
К началу Первой мировой войны в России было 105 вузов, в 40 из
которых имелись спортивные кружки. В студенческой среде культивировались фехтование, лыжный и конькобежный спорт, гимнастика,
футбол, борьба, легкая атлетика и некоторые другие виды спорта. Однако развитие самодеятельного спорта среди студентов не могло компенсировать отсутствие физического воспитания как обязательного предмета в учебных планах высших учебных заведений.
Значительным был вклад органов здравоохранения в охрану здоровья детей и подростков. В июне 1918 г. Всероссийский съезд медико7
санитарных отделов высказался за организацию санаториев и лесных
школ для физически слабых и больных детей.
Объединившаяся вокруг врачебно-санитарного отдела Наркомпроса
группа научных работников и врачей (Н. В. Головинский, В. Е. Игнатьев, В. В. Гориневский и др.) приступила к научному обоснованию советской системы физического воспитания. Они разрабатывали вопросы
врачебного контроля, гигиены, влияния физических упражнений на организм занимающихся.
Высший совет физкультуры ввел на 1923/24 учебные годы всеобщее обязательное преподавание физкультуры в школах. Но этот процесс
шел очень медленно. Осенью 1924 года физическое воспитание было
обязательным предметом только в 823 школах. Такая же картина была и
со школьным спортом. Физкультурные кружки были только в школах
крупных городов. Такое критическое положение объяснялось экономическими трудностями, нехваткой гимнастических залов и специалистов,
но самой основной трудностью было отсутствие содержания и методов
работы советской физической культуры. Так как задачами физической
культуры являлось создание идеала всесторонне развитого человека,
поэтому она должна была принципиально отличаться от физической
культуры западноевропейских стран. В связи с этим возникло много
всевозможных направлений в вопросах определения содержания и методов социалистической физической культуры.
Направление, выступившее под знаком центризма детского физического воспитания, видело развитие физической культуры в том,
чтобы в школах занимались только благоприятной и полезной для учеников игровой деятельностью, тем самым упрощались подходы к физическому воспитанию.
Сторонники медицинского направления видели основы физического воспитания в кондиционной гимнастике. Они считали, что лечебная
гимнастика, став всеобщей, в практике школ и спортивных кружков
может не только устранить возможность производственных заболеваний, но и создать связи между процессом работы и физическим воспитанием.
Гигиеническое направление и его преемники исходили из того, что
эксплуатация и нездоровый образ жизни прошлого поколения закономерно ослабили организм рабочих и их детей. Для них работа означала
лишь ощутимую усталость, и поэтому дальнейшую нагрузку, связанную
с гимнастической и спортивной деятельностью, они считали только
подрывом здоровья.
Специальную форму пути развития физкультуры представлял Комитет художественного физического воспитания. По представлению
Комитета, действительное физическое воспитание должно основываться
на художественном переживании в процессе работы. В предлагаемых
8
формах были отброшены «буржуазные системы упражнений» и вместо
них предлагались стилизованные формы рабочих движений (загребание
угля, пиление, строгание и др.).
На состоявшемся в 1924 г. XIII съезде РКП(б) обсуждались вопросы
физической культуры и спорта. В ходе этого обсуждения было выявлено, что причинами искажения, имевшего место в физкультурном и
спортивном движениях, являлись несогласованности между государственными и общественными организациями.
«Социалистическую систему физического воспитания, — подчеркивалось в решении съезда, — нужно рассматривать как неразрывную
часть общего политического и культурного воспитания, а также защиты
здоровья масс. Другими словами, советское физическое воспитание
следует считать неразрывной частью коммунистического воспитания».
Основным содержанием физической культуры должны являться гимнастика, спорт, подвижные игры.
В 1927 г. Государственным ученым советом были разработаны первые единые школьные программы физического воспитания. Программа
по физической культуре стала исходным рубежом для всех следующих
программ, в ней были сформулированы задачи физического воспитания,
средства и методы урока физкультуры, формы организации. Ею предусматривалось также проведение уроков физической культуры в начальной школе 3 раза в неделю. Схема урока состояла из 6 серий для
начальной школы и 8 серий для средней:
1) порядковые упражнения;
2) подготовительные упражнения;
3) метание;
4) сопротивления;
5) прыжки;
6) специальные упражнения профилактического и корригирующего
характера для отдельных групп мышц;
7) ходьба;
8) заключительная часть.
Недостатки этой программы заключались в том, что не было учета
физкультурных достижений, она не давала конкретных нормативных
требований. В рамках программы осуществлялось также воспитание санитарно-гигиенических навыков − с изучением явлений окружающей
среды (производство, рынок, пекарня). Это сокращало время на физические упражнения.
В 1927/28 гг. физическое воспитание было включено в учебные
планы педагогических и медицинских вузов.
В 1929 г. Наркомпрос СССР утвердил новые учебные планы для
школ II ступени. По этим планам на физическое воспитание отводилось
по 2 часа в неделю.
9
В 1939 г. были пересмотрены школьные программы физического
воспитания. В них были включены начальная и допризывная подготовка
школьников. Физическое воспитание учеников становилось одним из
основных показателей работы школ. Подростки и юноши приобретали
навыки военного строя, обучались стрелковому делу, правилам противовоздушной обороны и противохимической защиты, получали хорошую физическую подготовку и закалку. Повысилось внимание к внешкольным и внеклассным формам занятий гимнастикой, спортом и играми. В 1940 г. свыше 830 тысяч учащихся 5−10 классов посещали
спортивные секции школьных коллективов физической культуры и 46
тысяч школьников обучались разным видам спорта в 240 детских спортивных школах.
В послевоенные годы немало было сделано для развития физической культуры и спорта в высших учебных заведениях страны. С 1947 г.
во всех университетах и институтах были восстановлены кафедры физического воспитания и спорта, введены первые послевоенные программы. На первых двух курсах вузов на физическое воспитание отводилось 2 часа обязательных занятий в неделю. Более совершенную программу по физическому воспитанию студентов вузы страны получили в
1951 г. Она предусматривала обязательный курс общей физической
подготовки для студентов первого и второго годов обучения (2 часа в
неделю) и курс спортивного совершенствования для всех лет обучения
(факультативно по 4 часа в неделю). Новая программа предъявляла более высокие требования к физической подготовке студентов. Студент,
заканчивавший второй курс, должен был завершить сдачу норм ГТО II
ступени. Наметилась преемственность построения программ физического воспитания в школах и вузах. Начиная с 1956 г., во всех высших
учебных заведениях была установлена спортивная специализация: по
легкой атлетике (обязательная для всех вузов), лыжному спорту (для
снежных районов страны), гимнастике, плаванию, велосипедному спорту, спортивным играм и другим видам спорта (в зависимости от условий
вуза). Для студентов с ослабленным здоровьем, отнесенных к специальной группе, организовывались отдельные занятия. Таким образом, можно констатировать факт развития физической культуры как у нас в
стране, так и за рубежом в первую очередь как средства подготовки к
воинской службе.
В последние десятилетия в развитых странах все больше внимания
стали уделять вопросам профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, которые уже длительное время по данным Всемирной организации
здравоохранения (ВОЗ) являются ведущей причиной смерти людей.
Среди причин высокой заболеваемости и смертности выделяются малоподвижный образ жизни современных людей и при этом высококалорийное с большим содержанием жиров и углеводов питание. На основа10
нии этого как основное средство профилактики специалисты выделяют
организацию оптимального двигательного режима и приведение в соответствие с ним состава и калорийности питания. Это только две наиболее известные стороны возможности коррекции и профилактики заболеваний сердечно-сосудистой системы. Изучение положительного влияния физических нагрузок на организм человека продолжается и в
настоящее время. Таким образом, можно констатировать возникновение
и развитие физической культуры, имеющей своей целью профилактику
и даже лечение заболеваний, что делает ее действительно необходимой
широким массам в отличие от военно-прикладного и спортивного
направлений. Примером массовых занятий физическими упражнениями
могут служить такие виды как джоггинг (легкий бег) и аэробика, отличительной особенностью которых является целевая установка на улучшение состояния здоровья и отсутствие ориентации на высокий спортивный результат.
Для того, что бы продолжать знакомство с физической культурой,
нам необходимо уточнить значение некоторых терминов и понятий. В
первую очередь речь идет о таких понятиях как «физическая культура»,
«физическое воспитание» и «спорт».
Понятие" физическое воспитание" входит в общее понятие "воспитание" в широком смысле. Отличительные особенности физического
воспитания определяются, прежде всего, тем, что это процесс, направленный на формирование двигательных навыков и развитие физических
качеств человека, совокупность которых определяет его физическую
работоспособность. В физическом воспитании различают две специфические стороны, или части − обучение движениям и воспитание физических качеств. Обучение движениям имеет своим основным содержанием физическое образование, т.е. системное овладение человеком в процессе специального обучения рациональных способов управления своими движениями, приобретение таким путем необходимого в жизни
фонда двигательных умений, навыков и связанных с ними знаний. Образовательная сторона имеет первостепенное значение для рационального использования человеком своих двигательных возможностей в
жизненной практике. По определению Петра Франциевича Лесгафта,
создателя учения о физическом образовании, суть его состоит в том,
чтобы научиться «изолировать отдельные движения и сравнивать их
между собой, сознательно управлять ими и приспосабливать к препятствиям, преодолевая их с возможно большей ловкостью, приучиться с
наименьшим трудом в возможно меньший промежуток времени сознательно производить наибольшую физическую работу».
Другая, не менее существенная сторона физического воспитания −
целенаправленное воздействие на комплекс естественных свойств организма, стимулирования и регулирование их развития посредством нор11
мированных функциональных нагрузок, связанных с двигательной деятельностью, а также путем оптимизации индивидуального режима жизни и рационального использования условий внешней среды.
Процесс физического воспитания имеет своей целью повышение
уровня «физической подготовки», которая воплощается в достигнутом
уровне работоспособности и в сформированных двигательных навыках.
Различают общую и специальную физическую подготовку. Общая физическая подготовка ориентирована на создание предпосылок для
успешной деятельности в различных условиях. Специальная физическая
подготовка ориентирована на подготовку к специфическим условиям
деятельности.
Целью и результатом физического воспитания является физическое
развитие человека или процесс изменения естественных морфофункциональных свойств его организма в течение индивидуальной жизни. В
зависимости от совокупности факторов и условий, влияющих на физическое развитие, оно может приобретать различный характер, и результатом физического воспитания может быть как гармоничное развитие
индивида, так и узконаправленное однобокое. Зная и умело используя
объективные закономерности физического развития человека, можно
целенаправленно воздействовать на его развитие, работоспособность и
даже отодвинуть сроки естественного старения. Именно в этом целесообразно направляющем воздействии и состоит специфическая социальная функция физического воспитания. Однако следует помнить о том,
что физическое развитие определяется не только физическим воспитанием, но и такими факторами как наследственность, социальные условия, природно-климатические условия. Тем не менее, физическому воспитанию принадлежит особая роль как специальному сознательному
фактору рационального регулирования физического развития человека.
Физическое воспитание имеет существенное значение для личности
и для общества в целом. Результаты физического воспитания, которые
выражаются в морфофункциональных показателях, а также все, что
обеспечивает достижение этих результатов и создается в практике физического воспитания, представляет общекультурную ценность. В данном качестве физическое воспитание относится к физической культуре
общества. Физическая культура составляет важную часть культуры общества и включает в себя всю совокупность его достижений в создании
и рациональном использовании специальных средств, методов и условий направленного физического совершенствования человека. Часто
термин «физическая культура» используется в более узком значении.
Например, говорят о физической культуре личности, подразумевая под
этим воплощенные в самом человеке результаты использования материальных и духовных ценностей, относящихся к физической культуре в
широком смысле.
12
Для уточнения представлений о соотношении физической культуры
и физического воспитания следует отметить, что при всем органическом
единстве этих явлений они не сводятся друг к другу. Физическое воспитание относится к явлениям культуры, поскольку в нем реализуются достигнутые или достигаются новые культурные ценности.
В современных системах физического воспитания весьма значительное место занимает спорт. Это объясняется рядом причин, среди которых
− высокая эмоциональная насыщенность спортивных соревнований, престижная значимость спортивных достижений, международные контакты,
а также выделение спортивной деятельности в своеобразную экономическую деятельность для спортсменов достаточно высокого уровня. В
настоящее время спорт стал еще одной разновидностью шоу-бизнеса, когда экономический эффект порой становится ведущим.
Ядро спорта, основу его особенностей составляет специфическая
соревновательная деятельность. При этом ее характеризуют особый тип
соперничества, свободный, в принципе, от антагонизма, четкая регламентация взаимодействий соревнующихся, а также унификация состава
действий и условий выполнения, способов оценки достижений по установленным правилам. Непосредственная цель соревновательной деятельности в спорте − достижение возможно высокого результата. Исходя из этого, строится система подготовки в спорте, которая по времени
занимает ведущее положение среди видов спортивной деятельности.
Ориентация на максимально высокий результат предъявляет очень высокие требования к занимающимся, к уровню развития научно обоснованных методов подготовки, условиям проведения тренировочных занятий. Воспитание физических качеств в спортивной тренировке на высоком уровне проводится практически на пределе функциональных возможностей организма, что при нерациональной организации занятий
приводит к серьезным нарушениям в функционировании отдельных органов и организма в целом. В массовом спорте, где результаты значительно ниже высших достижений, риск приобрести функциональные
нарушения или заболевания ниже, при этом причинами функциональных срывов может быть как нерациональное планирование, так и нарушения режима занимающимися. Однако, если планирование занятий
проводится с учетом индивидуальных особенностей человека, условий
его жизни и реальной оценки его возможностей, как правило, результатом долговременной спортивной тренировки является формирование
здорового физически, с уравновешенной психикой гармонично развитого человека.
При рациональных и систематических занятиях спортом или оздоровительной физкультурой в организме человека происходят функциональные перестройки, способствующие повышению его функциональных возможностей. Поскольку эти изменения затрагивают практически
13
все системы и органы, то положительное влияние занятий сказывается
не только в результатах, показываемых в избранном виде спорта, но
также повышают возможности человека в других видах деятельности.
Но физическое развитие индивида – это не единственный результат
систематических занятий. Хотелось бы обратить внимание на еще одну
сторону, которая часто остается в тени.
Многолетняя регулярная спортивная подготовка, участие в соревнованиях способствуют формированию в структуре волевой подготовленности таких качеств как целеустремленность, решительность и смелость, настойчивость и упорство, выдержка и самообладание, самостоятельность и инициативность.
Регулярные занятия, требующие в режиме дня выделения определенного времени, приучают человека к размеренному ритму деятельности. Это требует хорошей организации своего рабочего и свободного
времени, и соответственно, как правило, спортсмены достаточно высокого уровня привыкают очень рационально планировать свое время.
Важное значение, которое придается физическому воспитанию молодого поколения, казалось бы, подкрепляется тем, что предмет «Физическое воспитание» является обязательным, начиная со школы и заканчивая высшими учебными заведениями. К сожалению, провозглашаемая
на словах важность зачастую не подкрепляется наличием необходимых
условий для занятий на деле, как это отмечалось в России еще и в XIX в.
При этом организация массовых «спортивных» мероприятий, где большинство участников регулярно не занимаются, приносит больше вреда,
чем пользы.
14
ГЛАВА 2. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ
ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ
Н
есмотря на бурное развитие науки и огромное количество
результатов, полученных учеными при исследовании биологических процессов, в наших знаниях о человеке остается бесчисленное
множество «белых пятен». Главным характерным признаком всех живых существ является сложность всех органов и происходящих в них
процессов. Жизненные процессы принципиально объяснимы методами
естественных наук. Развитие наук о человеке шло параллельно с развитием таких наук, как физика и химия. Первоначальное изучение тела
человека осуществлялось на уровне строения отдельных органов. В
настоящее время это объект анатомии. Развитие оптики и появление
микроскопов дало толчок к изучению тканей, формирующих органы −
объект изучения гистологии. Изучение закономерностей функционирования организма в целом и составляющих его систем является предметом физиологии. Молекулярные процессы, протекающие в клетках
нашего организма, изучает биохимия. Всесторонне описать все происходящие в организме процессы – задача весьма сложная, и, повидимому, никогда нельзя будет сказать о том, что дано их исчерпывающее описание. Однако на уровне функционирования органов и систем
возможно изучение человека как единой функциональной системы.
Наука при рассмотрении отдельных органов и систем человека исходит
из принципа целостности человеческого организма и его единства с
внешней средой. Деятельность организма как единого целого включает
взаимодействие психики человека, его двигательных и вегетативных
функций с учетом условий окружающей среды.
Внешние природные и социальные условия существования, с которыми человеческий организм находится в постоянном взаимодействии, могут оказывать на него как полезные, так и вредные воздействия. Отличительной особенностью человека является возможность сознательно и активно изменять как внешние природные, так и социальнобытовые условия для укрепления здоровья, повышения умственной и
физической работоспособности и продления жизни.
Однако без знания строения человеческого тела, закономерностей
деятельности отдельных органов, систем и всего организма в целом,
особенностей протекания сложных процессов жизнедеятельности не15
возможно правильно организовать процесс физического воспитания. В
контексте предмета «Физическое воспитание» мы будем рассматривать
человека как сложную систему, способную выполнять перемещения в
пространстве, изменять положение частей тела относительно друг друга, а также преодолевать внешнее сопротивление при выполнении указанных двигательных актов. Научной основой подобного изучения является комплекс медико-биологических наук и, в первую очередь, таких
как анатомия, физиология, гигиена, морфология и биология.
2.1. Опорно-двигательный аппарат
Морфологической основой движения человека является опорнодвигательный аппарат, включающий в себя костный скелет и мышечную систему. Костный скелет включает в себя более 200 единиц. Большинство из них имеют между собой подвижное сочленение в виде суставов, однако имеются и совершенно исключающие перемещения сочленения, например соединение отдельных костей черепа и крестца.
Суставные соединения имеют различное строение в зависимости от того, где они расположены и какие движения необходимы в данном сочленении. Основные виды суставов представлены в таблице 1. Кроме
костей каждый сустав образован связочным аппаратом. Как правило,
связки образуют суставную сумку вокруг сустава, но могут находиться
и внутри суставной сумки (например, в плечевом и тазобедренных суставах). Основное назначение связочного аппарата – удержание сопрягающихся костей в нужном положении без затрат энергии. Истинные
суставы (диартрозы) имеют сходную «конструкцию». Сочленовные поверхности на концах костей покрыты гладким гиалиновым хрящом. И
хотя хрящ – это живая ткань, в ней нет нервов и кровеносных сосудов.
Нужные ему питательные вещества и кислород диффундируют через
синовиальную оболочку и синовиальную жидкость. При движении
хрящ уменьшает трение между костями; благодаря своей эластичности
хрящ служит также амортизатором при ударе.
Связки, окружающие сустав, образуют плотную волокнистую сумку
и удерживают кости в определенном положении. Связки прикреплены к
обеим костям и расположены таким образом, чтобы сустав мог выдерживать приходящуюся на него нагрузку. Внутренняя полость суставной сумки выстлана синовиальной оболочкой, которая выделяет в эту полость синовиальную жидкость. Синовиальная жидкость содержит муцин и служит
смазкой для суставных поверхностей − уменьшает трение между ними.
Синовиальная оболочка является водонепроницаемым барьером, предотвращающим потерю синовиальной жидкости. Таким образом, сустав фактически представляет собой самоподдерживающуюся систему.
16
Таблица 1
Типы и функции суставов
Тип сустава
Общая
характеристика
Примеры
Функции
Тонкий слой волокнистой
соединительной ткани
находится между костями,
жестко фиксируя их положение
Между костями черепа; между крестцом и подвздошной
костью тазового пояса; между костями
тазового пояса
Обеспечивает опору тела,
придает прочность или
защищает нежные органы,
которым противопоказаны
любого рода деформации
Частично подвиж- Кости отделены друг от
ный, амфиартро- друга хрящевыми проидный
кладками
а) эллипсовидный
Суставы между позвонками, костями
запястья и предплюсны
Кости скользят относительно друг друга, но подвижность их ограниченна.
Все вместе они обеспечивают разнообразные движения, придают прочность
конечности
б) вращательный
(цилиндрический)
Сустав между атлан- Позволяет поворачивать
том и эпистрофеем голову
Неподвижный
(шов),
синартроидный
Подвижный
(синовиальный,
диартроидный)
а) блоковидный
б) шаровидный
Сочленовные поверхности костей покрыты хрящом и разделены синовиальной полостью, заполненной синовиальной
Локтевой и коленный
жидкостью
суставы, суставы
В движении участвует от- пальцев
носительно небольшое
число мышц
Позволяет совершать движения в одной плоскости
вокруг одной оси. Может
выдерживать большие
нагрузки
К костям, образующим
Плечевой и тазобед- Позволяет совершать
сустав, прикреплено мно- ренный суставы
движения во всех плоскожество мышц
стях и некоторое вращение. Не способен выдерживать очень большие
нагрузки
Наличие суставов определяет возможность к выполнению движений, а непосредственное выполнение двигательных актов связано с работой мышечной системы, которая также представлена большим количеством отдельных мышц (более 600), выполняющих каждая в отдельности сравнительно простые перемещения частей скелета относительно
друг друга. И только совместная работа нескольких мышц или их групп
дает возможность выполнить сложные движения. При этом чем сложнее
движение, тем большее количество мышц будет вовлечено в работу.
Способность мышц осуществлять движение связана с их возможностью изменять свою длину. При этом силовые характеристики отдель17
ной мышцы в определенной мере зависят от ее поперечного сечения, а
скоростные параметры определяются длиной мышечных волокон. Скоростные и силовые параметры сложного движения будут кроме этого
определяться количеством вовлеченных в работу мышечных групп и
координацией их работы. Для того чтобы поперечно-полосатое мышечное волокно могло изменять свою длину, необходимо подать на него
управляющий сигнал и затратить определенное количество энергии.
Чем большее количество мышечных волокон вовлечено в работу, тем
большее количество энергии необходимо.
Кратко рассмотрим механизм сокращения мышечного волокна, в
основе которого лежит взаимодействие миозиновых и актиновых белковых нитей под влиянием сигналов от нервной системы и с использованием энергии АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты).
Один грамм ткани скелетной мышцы содержит примерно 100 мг
«сократительных белков» − актина (молекулярная масса 42 000 Да) и
миозина (молекулярная масса 500 000 Да). Механизм их взаимодействия во время элементарного акта мышечного сокращения объясняет
теория скользящих нитей. Сократительные белки актин и миозин образуют в миофибриллах (мышечных клетках) тонкие и толстые миофиламенты. В поперечно-полосатой мышечной ткани они располагаются параллельно друг другу внутри мышечной клетки, как показано
на рисунке 1, изображающем схему крошечного участка мышечного
волокна человека. Миофибриллы представляют собой сократимые
пучки «нитей» (филаментов) диаметром около 1 мкм. Перегородки,
называемые Z-пластинками, разделяют их на несколько саркомеров
длиной примерно по 2,5 мкм. С помощью светового микроскопа в
миофибриллах можно видеть регулярно чередующиеся поперечные
светлые и темные полосы. Такая поперечная полосатость миофибрилл
обусловлена особым взаиморасположением актиновых и миозиновых
филаментов. Середину каждого саркомера занимают несколько тысяч
«толстых» нитей миозина диаметром примерно по 10 нм. На обоих
концах саркомера находятся около 2000 «тонких» нитей актина толщиной по 5 нм, прикрепленных к Z-пластинкам наподобие щетинок в
щетке. В поляризованном свете (т.е. анизотропии) она называется Адиском. По обе стороны от А-диска находятся изотропные участки,
содержащие только тонкие нити и поэтому выглядящие светлыми.
Пучок лежащих в определенном порядке миозиновых нитей длиной
1,6 мкм в середине саркомера выглядит в световом микроскопе темной полосой шириной 1,6 мкм; из-за свойства двойного лучепреломления. Эти так называемые I-диски тянутся до Z-пластинок. В результате такого периодического чередования светлых и темных полос в
бесчисленных саркомерах миофибриллы сердечной и скелетной мускулатуры выглядят поперечно-полосатыми.
18
мышца
Рис. 1. Схема участка волокна скелетной мышцы человека
В покоящейся мышце концы толстых и тонких филаментов обычно
лишь слабо перекрываются на границе между А и I дисками. Эта зона
перекрывания в А-диске выглядит в световом микроскопе гораздо темнее центральной Н-зоны, в которой нет актиновых нитей. На электронных микрофотографиях Н-зоны видна очень тонкая темная
М-линия в середине саркомера − сеть опорных белков, по-видимому,
удерживающих толстые нити в составе единого пучка.
Мышца сокращается в результате укорочения множества последовательно соединенных саркомеров в миофибриллах. Сравнивая структуры саркомера в двух различных функциональных состояниях, можно
видеть изменения поперечной исчерченности и взаиморасположения
19
Рис. 2. Механизм мышечного сокращения
нитей во время сокращения:
тонкие актиновые филаменты
скользят вдоль толстых миозиновых, двигаясь между ними к
середине их пучка.
Рисунок 2 иллюстрирует
основное положение теории
скользящих нитей во время сокращения мышцы. Сами актиновые и миозиновые нити при сокращении мышцы не укорачиваются. Это объясняет данные
световой микроскопии: ширина
А-диска (1,6 мкм) всегда остается постоянной, тогда как I-диски
и Н-зоны при сокращении
уменьшаются.
Длина нитей не меняется и при растяжении мышцы. Тонкие филаменты попросту вытягиваются из промежутков между толстыми нитями,
так что степень перекрывания их пучков уменьшается.
Миозиновые нити несут поперечные, отходящие биполярно, как
показано на рисунке 2, выступы длиной около 20 нм с головками примерно из 150 молекул миозина. Во время сокращения каждая головка
(поперечный мостик) может связывать миозиновую нить с соседними
актиновыми и изменять конфигурацию поперечного мостика, вследствие чего актиновые и миозиновые нити сдвигаются относительно друг
друга. Движение головок создает объединенное усилие, как бы «гребок», продвигающий актиновые нити к середине саркомера. Сама биполярная организация молекул миозина обеспечивает противоположную
направленность скольжения актиновых нитей в левой и правой половинах саркомера.
В результате однократного движения поперечных мостиков вдоль
актиновой нити саркомер укорачивается примерно на 1% своей длины.
Однако при изотоническом сокращении мышцы лягушки саркомеры за
десятую долю секунды укорачиваются на 0,4 мкм, т. е. на 20% длины.
Для этого поперечные мостики должны совершить свои гребковые движения за указанный промежуток времени не один, а 20 раз. Только за
счет ритмичных отделений и повторных прикреплений миозиновых головок актиновая нить может подтягиваться к середине саркомера, подобно тому, как группа людей тянет длинную веревку, перебирая ее руками. Благодаря суммации минимальных укорочений миофибрилл в по20
следовательно расположенных саркомерах мышца лягушки длиной 2 см
при изотоническом сокращении за 0,1 с поднимет маленький груз на
высоту 0,4 см. Следовательно, когда принцип «вытягивания веревки»
реализуется во множестве последовательных саркомеров, повторяющиеся молекулярные движения поперечных мостиков приводят к макроскопическому движению. При расслаблении мышцы миозиновые головки отделяются от актиновых нитей. Поскольку актиновые и миозиновые нити могут легко скользить друг относительно друга, сопротивление расслабленных мышц растяжению очень низкое. Их можно снова
растянуть до исходной длины, приложив совсем небольшое усилие.
Следовательно, удлинение мышцы во время расслабления носит пассивный характер.
Благодаря упругости поперечных мостиков саркомер может развивать силу даже без скольжения нитей относительно друг друга, т.е. в
строго изометрических экспериментальных условиях. Рисунок 2б иллюстрирует такой процесс генерирования изометрической силы. Сначала
головка миозиновой молекулы (поперечный мостик) прикрепляется к
актиновой нити под прямым углом. Затем она наклоняется под углом
примерно 45° благодаря притяжению между соседними точками прикрепления на ней и на актиновой нити. При этом головка действует как
миниатюрный рычаг, приводя внутреннюю упругую структуру поперечного мостика («шейки» между головкой и миозиновой нитью) в
напряженное состояние. Возникающее в результате упругое растяжение
достигает лишь около 10 нм. Упругое натяжение, создаваемое индивидуальным поперечным мостиком, так слабо, что для развития мышечной силы, равной 1 мН, нужно объединить усилия миллиарда таких соединенных параллельно мостиков.
Даже при изометрическом сокращении поперечные мостики не
находятся непрерывно в напряженном состоянии (это наблюдается только при трупном окоченении). На самом деле каждая миозиновая головка
уже через сотые или десятые доли секунды отделяется от актиновой нити; однако через такое же короткое время следует новое прикрепление к
ней. Несмотря на ритмичное чередование прикреплений и отделений с
частотой от 5 до 50 раз в секунду, сила, развиваемая мышечным волокном в физиологических условиях, остается неизменной, так как статистически в каждый момент времени в прикрепленном, обусловливающем
напряжение состоянии находится одно и то же количество мостиков.
Мышца, поддерживающая определенное сократительное напряжение в изометрических условиях, отличается от сокращающейся изотонически тем, что с точки зрения физики не выполняет внешней работы
(произведение силы на расстояние равно нулю). Однако в каждом цикле
прикрепления-отделения поперечных мостиков совершается внутренняя
работа по растяжению их упругих структур, которая преобразуется в
21
тепло в момент отсоединения миозиновых головок. Теплота изометрического сокращения («изометрическая работа») за единицу времени
возрастает с увеличением количества функционирующих поперечных
мостиков и частоты «гребков», требующих расхода АТФ.
Чтобы выяснить роль АТФ в сокращении и расслаблении, сначала
удаляли из мышечных волокон весь эндогенный АТФ (например, путем
экстрагирования водным раствором глицерола, что делает мембрану
проницаемой для АТФ). Такие волокна оказывались в напряженном состоянии, но при погружении в раствор АТФ вновь приобретали мягкость и растяжимость. На основании этого был сделан вывод, что АТФ
расходуется для отсоединения поперечных мостиков и расслабления
мышечного волокна. Для сокращения мышечного волокна необходимо
присутствие в окружающей среде ионов кальция Ca++, которые выделяются из системы изолированных от цитоплазмы трубочек под влиянием
электрического импульса. Сразу после выделения эти ионы снова закачиваются в полости трубочек специальными молекулами-насосами, которые и используют энергию АТФ для транспорта ионов против градиента их концентрации.
Обычно мышца возбуждается при поступлении электрических потенциалов действия от иннервирующих ее мотонейронов (нервных
окончаний передающих нервные импульсы от центральной нервной системы (ЦНС) к мышечным волокнам). В результате передачи возбуждения через нервно-мышечные контакты генерируются электрические по
своей природе потенциалы действия на мембране мышечной клетки
(непрямая стимуляция). Под влиянием этого потенциала открываются
специальные ионные каналы (представляющие собой белковые молекулы) в системе трубочек и ионы кальция выходят из трубочек в полость
миофибриллы. Появление двухвалентных ионов кальция обеспечивает
формирование связи между нитями актина и поперечными мостиками.
В эксперименте можно вызвать мышечное сокращение, подавая непосредственно электрический сигнал на мышцу, который запустит описанную последовательность событий.
Регуляция мышечной силы в организме человека. Функциональной
единицей при мышечном сокращении является двигательная единица,
которая состоит из одного мотонейрона и группы иннервируемых им
мышечных волокон Размеры таких единиц широко варьируют. В мышцах, выполняющих точные движения, количество мышечных волокон,
иннервируемых одним мотонейроном, меньше, чем в мышцах, обеспечивающих менее точные движения. В наружных мышцах глаза, например, мотонейрон иннервирует примерно 6 волокон, в других мышцах
гораздо больше, часто от 500 до 1000. Сила, развиваемая двигательной
единицей при одиночном сокращении, варьирует слабо, либо все ее волокна возбуждаются и сокращаются, либо они расслаблены. Однако
22
развиваемая сила зависит от частоты стимуляции. При высокой частоте
импульсов она примерно вдвое больше, чем при низких частотах стимуляции. Даже при очень низкой ее частоте, скажем 5–10 Гц, слабое
общее напряжение мышцы (тонус) остается без изменений, поскольку у
разных асинхронно активных двигательных единиц максимумы одиночных сокращений не совпадают. Таким образом, несмотря на то, что
мышечное волокно ритмично напрягается и расслабляется, мышца в целом может длительное время находиться в напряженном состоянии.
Нервная регуляция позы и движений. Нервная регуляция работы
скелетных мышц, т. е. (регуляция запуска и выполнения всех движений), осуществляется двигательными центрами ЦНС (центральная
нервная система). Они должны гарантировать строго необходимую степень возбуждения и торможения иннервирующих эти мышцы мотонейронов, чтобы возникающие мышечные сокращения обеспечивали
только нужное движение. Однако точное выполнение движений возможно лишь в случае адекватного исходного положения туловища и
конечностей. Нервная регуляция соответствия позы и движения − одна
из важнейших функций двигательных центров коры головного мозга.
Категории двигательных актов
Рефлекторные движения. Автоматическую, стереотипную, целенаправленную реакцию организма на стимул называют рефлексом. Если у
лягушки с удаленным головным мозгом ущипнуть заднюю конечность,
она ее отдергивает. Если положить на спину такой лягушки смоченный
кислотой кусочек фильтровальной бумаги, вскоре он будет сброшен точным движением ближайшей задней конечности. Эти эксперименты демонстрируют тот факт, что управление сравнительно простыми движениями может осуществляться на уровне спинного мозга. С разрушением
спинного мозга все рефлексы исчезают, что подтверждает положение о
том, что они требуют активности центральной нервной системы.
Стереотипные реакции часто возникают у животных, включая человека, в ответ на стимулы, поступающие из окружающей среды или из
самого организма. Речь идет о типе поведения, который в ходе эволюции или индивидуального развития оказался наиболее эффективным ответом на данное раздражение. Всем известно множество примеров
врожденных рефлексов (безусловных, по Павлову) − роговичный,
кашлевой, глотательный, реакция отдергивания и т.д., а также рефлексов, приобретенных в течение жизни (условных). Однако в большинстве
случаев мы их даже не осознаем. Это рефлексы, обеспечивающие прохождение и переваривание пищи в желудке и кишечнике, непрерывно
приспосабливающие кровообращение и дыхание к текущим потребностям организма, и т. д. Однако попытки описать поведение человека с
точки зрения цепочки рефлекторных реакций фактически исключают
23
возможность нашего сознательного выполнения двигательных действий. Чтобы объяснить осознанное поведение человека, разработана
теория на основе двигательных программ, хранящихся в памяти и запускаемых нами в нужное время сознательно.
Запрограммированные (автоматические) движения. В качестве
примера программируемых действий можно привести опыты, выполненные на собаках с изолированным головным мозгом. Такие животные
способны к ритмичным движениям, например, к почесыванию спины
задней лапой или шаганию даже после отключения всех сенсорных входов спинного мозга путем перерезки дорсальных корешков спинного
мозга, передающих в ЦНС информацию от сенсорных органов. В этом
случае поступление внешних сигналов в ЦНС исключено. Следовательно, организация движений не всегда основана на рефлексах, требующих
внешнего стимула. Такие последовательности движений, поддерживаемые ЦНС без внешней стимуляции, называются «запрограммированными», или автоматическими.
После того как была обнаружена способность ЦНС к такой деятельности, быстро получила признание гипотеза, согласно которой движения регулируются в основном программами, а не рефлексами, и представление о «программной организации» ЦНС стало общепринятым.
Дыхание, ходьба, чесание − все это примеры врожденных программ, к
которым в течение жизни индивида добавляется множество приобретенных. Среди них есть спортивные или профессиональные навыки (гимнастические движения, печатание на машинке и т. п.), становящиеся в результате соответствующей практики почти автоматическими.
Представления о рефлекторном механизме движения положили
начало различным теориям поведения, делающим упор на связи стимулреакция, тогда как на концепции программной организации базируются
школы, подчеркивающие возможность независимых действий человека от
внешних стимулов (их спонтанность, произвольность, непредсказуемость). Однако переоценка какого-либо одного из этих подходов малопродуктивна. Видимо, лишь сочетание их, признание того, что центральные программы подвержены влиянию сенсорных обратных связей,
наилучшим образом объясняет накопленные к настоящему времени данные.
Другой важный момент состоит в том, что значительная часть
нашей мышечной деятельности направлена не на осуществление движений во внешней среде, а на принятие и поддержание позы или положения тела в пространстве. Без контроля позы со стороны двигательной
системы человек беспомощно рухнет на землю. Двигательная система
управляет всеми целенаправленными движениями тела во внешнем мире. Они всегда сопровождаются работой и реакциями позных механизмов, идет ли речь о подготовке к движению или о коррекции позы во
24
время или после него. Тесная взаимосвязь между позными и целенаправленными функциями − фундаментальное свойство двигательной
системы. Однако полезно рассмотреть их по отдельности; смысл этого
станет ясен при обсуждении роли и центральной организации различных двигательных центров, одни из которых регулируют в основном
позу, а другие – целенаправленные движения.
Локализация и функции двигательных центров. Структуры, обеспечивающие нервную регуляцию позы и движения («двигательные центры»), распределены по всей центральной нервной системе от коры
больших полушарий до спинного мозга. Их иерархия совершенно очевидна; это результат постепенной эволюционной адаптации двигательной системы к выполнению все более сложных задач. В процессе эволюции развитие происходит путем не столько преобразования уже существующих, сколько формирования добавочных регулирующих механизмов для выполнения новых видов деятельности. Параллельно этому повышается и специализация отдельных двигательных центров. В результате центры регуляции двигательной активности не только составляют
элементы иерархической системы, но одновременно и во все возрастающей степени действуют как партнеры. Рисунок 3 схематически обобщает
функции центральной нервной системы в ходе управления позой и движениями. Справа перечислены двигательные центры, слева указан их
предполагаемый вклад в результирующий двигательный акт. Чтобы облегчить ориентацию в схеме, сделан упор на ее иерархическую организацию, а некоторые из высших двигательных центров (мозжечок, базальные ганглии, двигательный отдел таламуса) для простоты пропущены.
В спинном мозге сенсорные афферентные волокна (передающие
нервные импульсы в направлении от периферии к ЦНС) образуют множество связей с мотонейронами, главным образом через интернейроны
(промежуточные нейроны). От того, какие связи задействованы, зависит
активация или торможение определенных движений. Нейронные цепи,
составляющие рефлекторные дуги, на которых основаны спинальные
рефлексы, представляют собой конкретные анатомические образования.
Однако их деятельность в значительной мере управляется другими спинномозговыми или вышележащими центрами, специфически модулирующими прохождение сигналов по тем или иным рефлекторным дугам.
Так, например, для координации работы мышц антагонистов на одной
конечности достаточно нескольких нейронов в пределах одного спинномозгового сегмента. Для координации работы рук и ног человека необходимо участие разных спинномозговых сегментов. Чем сложнее по своей координации движение, тем более высоких уровней нервной системы
оно требует. Такое положение сложилось в процессе эволюции. При
необходимости обеспечить новые движения появлялись новые отделы
25
центральной нервной системы, а функционирование уже имеющихся сохранялось и подчинялось управлению со стороны вновь образованных.
Внутреннее побуждение
к действию
Стратегия и план движения
Программа движения
Выбор спинальных нейронов и модуляция спинальных нейронных сетей
Мобилизация
двигательных единиц
Подкорковые
и корковые
мотивационные зоны
Ассоциативная
и сенсорная области
коры
Премоторная
и дополнительная
двигательная области
коры
Рецепторы,
внешние
стимулы
Двигательная кора
и стволовые
двигательные центры
Спинальные
нейронные сети
Двигательные
единицы
Рис. 3. Схема организации двигательной системы
Сам термин «рефлекс» подчеркивает, что каждое рефлекторное
движение стереотипно и возникает в результате сенсорного раздражения. Однако такое определение следует расширить с учетом центральной модуляции и тормозных эффектов. Под спинальным рефлексом
правильнее понимать изменение нейронной активности, вызываемое
спинальными чувствительными волокнами и приводящее к запуску или
торможению движения. Такие рефлексы составляют как бы «библиотеку» элементарных позных и двигательных программ, которые могут в
широком диапазоне модифицироваться, интегрируясь в преднамеренное
движение. Организм использует нужные программы, не привлекая
высшие нервные центры к разработке деталей их выполнения. Для того
26
чтобы мы могли ходить, нет необходимости задумываться над тем, какую мышцу и в какое время мы должны использовать. Все эти данные
хранятся в той или иной двигательной программе.
Высшие двигательные системы. В эту категорию входят все
центры расположенные выше спинного мозга и участвующие в двигательной регуляции. Позные функции и их координация с целенаправленными движениями контролируются главным образом структурами
ствола мозга, а сами целенаправленные движения требуют участия
центров еще более высоких уровней. Как показывает рисунок 5, побуждение к действию и стратегия движения формируются в подкорковых мотивационных областях и ассоциативной коре головного мозга, затем преобразуются в программы движения, те передаются в
спинной мозг, а оттуда сигналы передаются к скелетным мышцам для
реализации.
Сопровождающие движения типа взмахов рук при ходьбе или жестикуляции при разговоре во многих случаях контролируются подкорковыми структурами и не требуют обязательного участия двигательной
коры. Исчезновение таких сопровождающих движений характерно для
некоторых заболеваний, например паркинсонизма.
Взаимодействие между сенсорными и двигательными системами.
Как следует из схем, представленных на рисунке 3, сенсорная информация и двигательная активность тесно взаимосвязаны. Для правильного
выполнения движений необходимо, чтобы ко всем отвечающим за это
структурам в каждый момент времени поступала с периферии информация о положении тела и о ходе реализации составленной программы.
Кроме того, некоторые виды сенсорной информации (например, зрительную и тактильную) можно получить только с помощью определенных двигательных актов. В обоих случаях некоторая часть сенсорных
сигналов достигает двигательной системы коротким локальным путем
(например, посредством спинальных рефлексов), а остальные идут по
длинным петлям, захватывающим, по всей вероятности, корковые
структуры.
Для обеспечения ЦНС информацией о состоянии мышц и связок
служат специализированные клетки. В мышцах расположены мышечные веретена, представляющие собой соединительнотканную капсулу,
которая окружает группу мышечных волокон, тоньше и короче обычных. Те, что заключены в капсулу, называются интрафузальными. Все
прочие, составляющие основную массу мышцы и обеспечивающие ее
работу − экстрафузальными. Различия в их размерах весьма значительны: диаметр первых 15–30 мкм, длина 4−7 мм, тогда как у вторых диаметр примерно 50−100 мкм и длина от нескольких миллиметров до многих сантиметров. Каждым своим концом мышечное веретено прикрепляется к соединительнотканной оболочке пучка экстрафузальных воло27
кон при помощи напоминающих сухожилия полосок соединительной
ткани длиной 0,5–1 мм. Мышечные веретена реагируют на растяжение,
посылая нервные импульсы в ЦНС.
У наземных позвоночных в сухожилиях всех мышц, вблизи от сухожильно-мышечного соединения, находятся особые рецепторы − сухожильные органы (или сухожильные органы Гольджи). Они состоят из
сухожильных нитей, отходящих примерно от 10 экстрафузальных мышечных волокон и заключенных в соединительнотканную капсулу.
Они, так же, как и мышечные веретена, реагируют на растяжение.
Мышечные веретена есть практически во всех поперечнополосатых мышцах млекопитающих. Количество мышечных веретен в каждой
мышце зависит от ее размера и функции. У человека их от 40 (в мелких
мышцах кисти) до 500 (в трехглавой мышце плеча), а во всей мускулатуре около 20 000. Плотность мышечных веретен, т.е. их число на 1 г
мышечной ткани, особенно высока в мелких мышцах, участвующих в
выполнении тонких движений, например в мелких мышцах кисти (до
130); в крупных мышцах туловища это число значительно меньше. Число сухожильных органов для разных мышц до сих пор подробно не изучено. По очень приблизительным подсчетам, их 50–80 на каждые
100 мышечных веретен.
Рецепторные функции мышечных веретен и сухожильных органов. По типу адекватного раздражителя мышечные веретена и сухожильные органы относятся к рецепторам растяжения. Однако их расположение различно; первые лежат параллельно экстрафузальным волокнам, а вторые соединены с ними последовательно. В результате неодинаков и характер их активации, особенно во время сокращения мышцы.
Когда растяжение мышцы примерно соответствует ее длине покоя, в
большинстве первичных окончаний веретен регистрируются импульсы,
тогда как сухожильные органы, как правило, «молчат». Во время растяжения частота импульсации в волокнах мышечных веретен возрастает и
появляется активность в сухожильных органах. При изотоническом сокращении экстрафузальных мышечных волокон напряжение мышечных
веретен снижается, и импульсация от них прекращается. Однако сухожильные органы при этом остаются растянутыми и частота их разряда
даже кратковременно увеличивается.
Следовательно, мышечные веретена регистрируют главным образом длину мышцы, а сухожильные органы – ее напряжение. Реально
процесс регуляции длины мышцы и ее напряжения включает еще несколько групп нервных волокон, которые мы для простоты не рассматриваем.
28
2.2. Энергообеспечение работы мышц
Для того, что бы мышца могла длительно выполнять работу, необходимо обеспечить непрерывный ресинтез АТФ с использованием энергии субстратов биологического окисления. Биологическое окисление
субстратов представляет собой цепь последовательных реакций, конечными продуктами которых являются углекислый газ и вода. Поставщиками субстратов биологического окисления в организме являются белки, жиры и углеводы, которые в результате целого ряда реакций превращаются в более простые вещества, способные при окислении выделять энергию, необходимую для ресинтеза АТФ.
Субстраты для ресинтеза АТФ различны в зависимости от снабжения организма кислородом. При анаэробном (без участия кислорода)
гликолитическом синтезе АТФ расщепляется мышечный гликоген, содержание которого в процессе работы уменьшается. Свободная глюкоза, приносимая кровью, используется мало, поскольку для вовлечения
ее в гликолиз требуется присоединение к ней остатка фосфорной кислоты, происходящее с участием АТФ, которой недостаточно, так как она
расходуется на энергетическое обеспечение мышечных сокращений.
Гликоген расходуется без затруднений, поскольку для образования из
него гексозофосфорных эфиров требуется лишь неорганическая фосфорная кислота, содержание которой в мышце при работе повышено
вследствие расщепления АТФ. Возможности такого энергообеспечения
сильно ограничены как наличием гликогена в мышцах (у человека в
среднем около 350 г во всех мышцах), так и накоплением кислых продуктов реакции. Также следует отметить, что КПД такого энергообеспечения очень низкий (в 17 раз ниже, чем при окислении с участием
кислорода).
При переходе к аэробному окислению расход мышечного гликогена уменьшается и все больше используется приносимая кровью глюкоза. В связи с тем, что она образуется из гликогена печени, он быстро
расходуется, и его содержание уменьшается. В зависимости от интенсивности работы углеводы способны поддерживать движения от одного
до полутора часов. К моменту окончания этого срока начинают окисляться источники энергии неуглеводной природы. Происходит мобилизация липидов из жировой ткани.
Основными поставщиками энергии в организме являются углеводы, но при тяжелой длительной работе в процесс вовлекаются жиры, а
при их истощении и белки.
При расщеплении 1 г углеводов выделяется 4,1 ккал. Особенно интенсивно углеводы используются мышцами и клетками головного мозга.
В организме постоянно имеются некоторые запасы углеводов в виде
глюкозы. Так, например, содержание глюкозы в крови в норме должно
29
находиться в пределах от 0,08 до 0,12 %. Организм обладает свойством
откладывать углеводы в запас в виде гликогена в печени и в мышцах, а
также превращать излишние количества углеводов в жиры. Величина запаса гликогена в среднем составляет около 350 г, а у спортсменов может
достигать 500 г, что увеличивает их потенциальные возможности к проявлению как физической, так и умственной работоспособности. Перед
интенсивной умственной или физической работой содержание глюкозы в
крови рефлекторно повышается. При этом интересно отметить, что это
повышение перед умственной работой такое же, как и перед физической.
Снижение концентрации глюкозы в крови ниже уровня 0,07% снижает
мышечную и умственную работоспособность, приводя к прекращению
выполнения работы. Признаками подобного состояния являются учащенное дыхание, активное потоотделение, слабость, головокружение.
Однако под влиянием тренировки у спортсменов иногда отмечается снижение уровня глюкозы в крови вплоть до 0,04%.
Жиры обладают более высокой энергетической ценностью 9,3
ккал/г, но это отнюдь не главная роль жиров в организме, поэтому они
начинают использоваться только при существенном истощении запасов
углеводов. В обычных условиях жиры используются только сердечной
мышцей, которая в этом отношении уникальна еще и тем, что может
использовать для получения энергии даже такие вещества, как молочная
кислота, образующаяся в процессе деятельности мышц при недостатке
кислорода. В обычных условиях до 2/3 всего потребляемого сердечной
мышцей кислорода используется для окисления жиров. При длительной
мышечной работе до 80 % энергии в организме освобождается за счет
расщепления жиров. Этим объясняется тот факт, что у спортсменов,
тренирующихся в видах спорта, требующих проявления выносливости,
не происходит накопления излишнего количества жира.
Основная функция белков − пластический материал. Поступление
их с пищей значительно меньше, чем жиров и углеводов. При расщеплении 1 г белка выделяется столько же энергии, как и при расщеплении
углеводов, однако в роли энергетического субстрата они используются
только в экстремальных условиях голодания.
Рассматривая процесс постоянного обмена организма человека с
внешней средой, следует отметить важную роль еще двух классов веществ, которые не являются источниками энергии, но без их присутствия в организме невозможно течение тех биохимических реакций, которые обеспечивают получение энергии из субстратов − это витамины и
минеральные соли.
Витамины − специфические вещества, обладающие большой биологической активностью и участвующие в обеспечении различных процессов внутри организма. По своему строению и функциям они подразделяются на группы обозначаемые буквами латинского алфавита, а внут30
ри группы могут разделяться по числовому индексу. Например А, С, Е,
В1, В6 и т.д. Потребности организма в различных витаминах очень различна, но суточная норма даже самого потребляемого витамина С не
превышает сотен миллиграмм. Отсутствие или избыток витаминов может приводить к заболеваниям и даже к смерти, поскольку они участвуют в биохимических реакциях нашего организма. При активной физической и умственной деятельности потребность в витаминах возрастает.
Минеральные соли и микроэлементы являются поставщиками различных ионов, обеспечивающих течение многих химических реакций.
Изменение концентрации некоторых ионов вызывает в организме тяжелые функциональные нарушения.
Интенсивность обмена веществ очень высока. Каждую секунду в
организме разрушается огромное количество молекул различных веществ, и одновременно образуются новые вещества, необходимые организму. Так, за три месяца обновляется около половины всех белков тела
человека, за четыре месяца полностью обновляется состав красных клеток крови, переносящих газы крови.
Оптимальным для организма является сбалансированное соотношение между поступлением питательных веществ и их потреблением.
Конкретная величина зависит от интенсивности жизнедеятельности организма. У спортсменов необходимая суточная калорийность питания
может достигать 7000 ккал, тогда как минимальная величина, необходимая для поддержания жизни при минимальной двигательной активности, всего лишь чуть больше 1000 ккал.
Мышечная деятельность, занятия физическими упражнениями,
спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен веществ и энергии, что положительно сказывается на умственной и физической работоспособности человека.
Активная мышечная деятельность вызывает усиление деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, которые обеспечивают
транспорт дыхательных газов – доставку кислорода из внешней среды к
клеткам организма для реакций биологического окисления и синтеза
АТФ и удаление углекислого газа из клеток организма во внешнюю
среду. При выполнении этой функции сердечно-сосудистая система и
система внешнего дыхания объединяются в кардио-респираторную
функциональную систему.
Животные клетки, как правило, получают энергию в результате
окислительного распада питательных веществ, поэтому к ним должен постоянно поступать кислород. В то же время нормальная жизнедеятельность клеток возможна лишь при условии удаления конечного
продукта метаболизма − углекислого газа. Обмен газами между клетками и окружающей средой называется дыханием.
31
Дыхательные газы переносятся в организме посредством конвекционного и диффузионного транспорта. Для переноса веществ на сравнительно большие расстояния служат процессы конвекционного транспорта − легочная вентиляция и транспорт газов кровью. Диффузионный
транспорт (в легочных альвеолах и омываемых кровью тканях) служит
для переноса газов лишь на короткие расстояния (менее 0,1 мм).
Движущей силой диффузионного транспорта является разница концентраций. При этом он играет важнейшую роль в переносе О 2 и СО2 в
замкнутую систему кровообращения и из нее.
Четыре основные стадии газопереноса кислорода:
1) конвекционный транспорт в альвеолы (вентиляция);
2) диффузия из альвеол в кровь легочных капилляров;
3) конвекционный перенос кровью к капиллярам тканей;
4) диффузия из капилляров в окружающие ткани.
Процесс удаления углекислого газа, конечного продукта клеточного окислительного метаболизма, включает те же четыре стадии в
обратной последовательности.
Первая и вторая стадии вместе называются легочным (внешним)
дыханием. Третья стадия носит название транспорта газов кровью, а четвертая тканевого (внутреннего) дыхания.
Легочное дыхание
Акт вдоха и выдоха осуществляется за счет изменения формы
грудной клетки, которое обусловлено движениями ребер и диафрагмы.
Ребра соединены подвижными сочленениями с телами и поперечными отростками позвонков. Через эти две точки фиксации проходит
ось, вокруг которой могут вращаться ребра. Когда в результате сокращения инспираторных мышц (обеспечивающих вдох) ребра поднимаются, размеры грудной клетки увеличиваются как в боковом, так
и в передне-заднем направлении. Соответственно, когда ребра опускаются, объем грудной клетки уменьшается. Поднятие ребер при вдохе
обусловлено в основном сокращениями наружных межреберных мышц.
Их волокна ориентированы таким образом, что точка прикрепления к
нижележащему ребру расположена дальше от центра вращения, чем
точка прикрепления к вышележащему ребру. В связи с этим при сокращении таких мышц на нижележащее ребро действует больший момент силы, и оно подтягивается к вышележащему. В результате за
счет наружных межреберных мышц грудная клетка поднимается. В
нормальных условиях большая часть внутренних межреберных мышц
участвует в акте выдоха. Волокна этих мышц ориентированы таким образом, что при их сокращении вышележащее ребро подтягивается к
нижележащему, и вся грудная клетка опускается.
32
Самая важная из основных дыхательных мышц − это диафрагма.
В норме диафрагма имеет форму купола, выдающегося в грудную полость. Во время выдоха она прилегает к внутренней стенке грудной
клетки на протяжении приблизительно трех ребер. Во время вдоха диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волокон и
отходит от внутренней поверхности грудной клетки. При этом открываются пространства, называемые реберно-диафрагмалъными синусами, благодаря чему участки легких, расположенные в области этих синусов, расширяются и особенно хорошо вентилируются. Следует отметить важную роль вспомогательных дыхательных мышц к которым
относятся экспираторные (поднимающие ребра вверх) и инспираторные (опускающие ребра вниз) (рис. 4).
Существует простой способ
измерения подвижности грудной
клетки. Он состоит в том, что
определяют окружность грудной
клетки при максимальном вдохе и
максимальном выдохе. Сантиметровую ленту проводят непосредственно через подмышечные впадины; при этом исследуемый должен держать руки «по швам». У
здоровых молодых мужчин разница
между окружностью грудной клетки в положениях вдоха и выдоха
должна составлять 7–10 см, а у Рис. 4. Вспомогательные дыхательные
женщин − 5–8 см.
мышцы:
Когда легкие расширяются, а – вспомогательные экспираторные мышцы;
свежий воздух поступает в их газо- б – важнейшие вспомогательные инспираторные мышцы
обменные отделы по системе ветвящихся трубок. Вначале он проходит через трахею, затем через два
главных бронха и далее через все более мелкие ветви бронхиального
дерева. Вплоть до 16-го ветвления основная функция дыхательных путей легких состоит в проведении воздуха. После 17–19-го делений образуются дыхательные бронхиолы, в стенках которых уже имеются отдельные альвеолы. После 20-го деления начинаются альвеолярные ходы, плотно окруженные альвеолами. Эта зона легких, выполняющая
главным образом функцию газообмена, называется дыхательной зоной.
Вплоть до конечных бронхиол перенос воздуха по дыхательным
путям происходит исключительно путем конвекции. В переходной (после 16 ветвления) и дыхательной зонах легких суммарная площадь поперечного сечения этих путей настолько возрастает, что продольное перемещение масс воздуха становится незначительным, и все большую
33
роль в транспорте газов начинает играть диффузия. В альвеолах,
обильно оплетенных кровеносными капиллярами, осуществляется диффузионный перенос кислорода из альвеол в кровь, а углекислого газа –
из крови в альвеолы.
Просвет бронхов регулируется вегетативной нервной системой.
Расширение бронхов (бронходилатация) при вдохе обусловлено расслаблением гладких мышц их стенок под действием симпатических нервов. В конце выдоха бронхи сужаются (бронхоконстрикция), что связано с сокращением гладких мышц бронхов под действием парасимпатических нервов. Таким образом, механизмы вегетативной регуляции в
определенной степени способствуют легочной вентиляции. При дисфункции вегетативной нервной системы, например при некоторых
формах бронхиальной астмы, может возникать бронхоспазм, приводящий к уменьшению просвета и значительному увеличению аэродинамического сопротивления дыхательных путей.
Согревание и увлажнение воздуха происходит в основном в полости
носоглотки. Здесь для этого существуют особо благоприятные условия:
благодаря носовым раковинам имеется большая поверхность слизистой, хорошо снабжаемая кровью и содержащая высокоактивные слизистые железы. Воздух продолжает согреваться и увлажняться в нижних дыхательных путях, поэтому, доходя до альвеол, он уже нагревается до температуры тела (37 °С) и полностью насыщается водяным
паром. В состоянии невысокой физической активности дыхание через
нос вполне может обеспечивать адекватный газообмен. Однако при
превышении некоторого (индивидуального) порога интенсивности такое дыхание становиться недостаточным и ограничивает возможность
выполнения движений.
Вентиляция легких зависит от глубины дыхания (дыхательного объема) и частоты дыхательных движений. Оба этих параметра могут варьировать в зависимости от потребностей организма.
В покое дыхательный объем мал по сравнению с общим объемом
воздуха в легких. Таким образом, человек может как вдохнуть, так и
выдохнуть большой дополнительный объем воздуха. Однако даже при
самом глубоком выдохе в альвеолах и воздухоносных путях легких
остается некоторое количество воздуха. Для того чтобы количественно
описать все эти взаимоотношения, общий легочный объем делят на несколько компонентов; при этом под емкостью понимают совокупность
двух или более компонентов.
1. Дыхательный объем − количество воздуха, которое человек
вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании.
2. Резервный объем вдоха − количество воздуха, которое человек
может дополнительно вдохнуть после нормального вдоха.
34
3. Резервный объем выдоха − количество воздуха, которое человек
может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.
4. Остаточный объем − количество воздуха, остающееся в легких
после максимального выдоха.
5. Жизненная емкость легких − наибольшее количество воздуха,
которое можно выдохнуть после максимального вдоха. Равно сумме
1, 2 и 3.
6. Емкость вдоха − максимальное количество воздуха, которое
можно вдохнуть после спокойного выдоха. Равно сумме 1 и 2.
7. Функциональная остаточная емкость − количество воздуха,
остающееся в легких после спокойного выдоха. Равно сумме 3 и 4.
8. Общая емкость легких − количество воздуха, содержащееся в
легких на высоте максимального вдоха. Равно сумме 4 и 5.
Из всех этих величин наибольшее значение, кроме дыхательного
объема, имеют жизненная емкость легких и функциональная остаточная
емкость.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) является показателем подвижности легких и грудной клетки. Несмотря на название, она не отражает
параметров дыхания в реальных («жизненных») условиях, так как даже
при самых высоких потребностях, предъявляемых организмом к дыхательной системе, глубина дыхания никогда не достигает максимального из возможных значений.
С практической точки зрения, нецелесообразно устанавливать
«единую» норму для ЖЕЛ, так как эта величина зависит от ряда факторов, в частности от возраста, пола, размеров и положения тела и
степени тренированности.
Жизненная емкость легких с возрастом (особенно после 40 лет)
уменьшается. Это связано со снижением эластичности легких и подвижности
грудной клетки. У женщин ЖЕЛ в среднем на 25% меньше, чем у мужчин.
Совершенно очевидно, что ЖЕЛ зависит от роста, так как величина грудной
клетки пропорциональна остальным размерам тела. Жизненная емкость
легких зависит от степени тренированности. У людей, занимающихся
такими видами спорта, где необходима выносливость, ЖЕЛ значительно выше, чем у нетренированных людей. Она особенно велика у пловцов и гребцов (до 8 л), так как у этих спортсменов сильно развиты
вспомогательные дыхательные мышцы (большие и малые грудные).
Транспорт газов кровью
Транспорт кислорода по системе кровообращения осуществляется
специализированными клетками крови – эритроцитами, которые содержат достаточно высокую концентрацию специализированного белка –
гемоглобина. При высокой концентрации кислорода в окружающей гемоглобин среде (в альвеолах) осуществляется связывание кислорода ге35
моглобином. При низкой окружающей концентрации кислорода (в тканях) он освобождается и поступает в ткани путем диффузии.
Содержание гемоглобина в крови человека составляет в среднем
140–160 г/л у мужчин и 130–145 г/л у женщин. Эти различия связаны с
меньшим количеством эритроцитов на единицу объема крови у женщин. У мужчин эта величина составляет 4,5–5,5 млн/мкл, тогда как у
женщин 4,0–5,0 млн/мкл.
Высокое содержание гемоглобина в крови наблюдается у лиц,
длительное время живущих в условиях высокогорья. Повышение содержания гемоглобина необходимо в данном случае для того, чтобы
обеспечить нормальное снабжение тканей кислородом при пониженном парциальном давлении этого газа в окружающей среде. В этих
случаях концентрация гемоглобина в крови может достигать 200 г/л.
Уменьшение содержания гемоглобина по сравнению с нормальным уровнем называется анемией. Как правило, диагноз анемия ставят
в том случае, если содержание гемоглобина в крови меньше 130 г/л у
мужчин и 120 г/л у женщин.
Однако величина концентрации гемоглобина в крови определяется
концентрацией гемоглобина в эритроцитах и концентрацией эритроцитов в крови. Среднее содержание гемоглобина в одном эритроците
(СГЭ) (по международной классификации − mean corpuscular hemoglobin, MCH) находят путем деления количества гемоглобина в определенном объеме крови на число эритроцитов в том же объеме.
Так, когда образование гемоглобина снижается в результате недостатка в организме ионов железа, содержание гемоглобина в расчете на эритроцит падает, и возникает гипохромная анемия. При больших
мышечных нагрузках эритроциты в кровеносном русле подвергаются
интенсивным химическим и механическим воздействиям. Следствием
этого является их ускоренное разрушение. Несбалансированность процессов разрушения и синтеза новых эритроцитов приводит к изменению их концентрации в крови и ухудшению кислородотранспортной
функции крови. При регулярных занятиях синтез эритроцитов идет более интенсивно и при правильно организованных занятиях компенсирует усиленное разрушение. Однако недостаточное поступление с пищей железа и некоторых витаминов группы В (В12 В15) может приводить к понижению концентрации гемоглобина в крови.
Количество кислорода, которое клетки могут использовать для
окислительных процессов, зависит от величины конвекционного переноса О2 кровью и уровня диффузии О2 из капилляров в ткани. Поскольку единственным запасом кислорода в большинстве тканей служит его физически растворенная фракция, снижение поступления О 2 с
кровью приводит к тому, что потребности тканей в кислороде пере36
стают удовлетворяться, развивается кислородное голодание и замедляются обменные процессы.
Единственная ткань, в которой имеются более или менее существенные запасы кислорода, − это мышечная. Роль депо кислорода в
мышечной ткани выполняет белок миоглобин (Mb), способный обратимо связывать О2. Однако содержание миоглобина в мышцах человека
невелико, поэтому количество запасенного кислорода не может обеспечить их нормального функционирования в течение длительного периода кислородного голодания.
На примере миокарда особенно хорошо видно, насколько ограничены
запасы О2, связанного с миоглобином. Среднее содержание миоглобина в
сердце составляет 4 мг на 1 г ткани. Поскольку 1 г миоглобина может
максимально связать 1,34 мл кислорода, в физиологических условиях запасы
кислорода в мышце сердца составляют около 0,005 мл О2 на 1 г ткани. Этого количества в условиях полного прекращения снабжения О2 может хватить
лишь для того, чтобы поддерживать окислительные процессы в течение
примерно 3-4 с.
В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки возросшая потребность скелетных мышц в О2 частично удовлетворяется за
счет кислорода, высвобождаемого миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам
вновь становится адекватным. Количество кислорода, освобожденного
оксимиоглобином, составляет часть кислородного долга, который должен быть восполнен в каждом мышечном волокне.
На обмен дыхательных газов в участке ткани влияет не только
градиент напряжения этих газов между кровью и клетками, но также
плотность самых тонких кровеносных сосудов − капилляров и распределение кровотока в микроциркуляторном русле. От числа функционирующих капилляров, их длины и расстояния между ними непосредственно зависят как площадь диффузионной поверхности, на которой
происходит газообмен между кровью и тканью, так и диффузионное
расстояние внутри ткани.
Плотность капилляров варьирует не только в зависимости от органа, но иногда даже в пределах одного и того же органа. В тканях, характеризующихся высоким уровнем метаболизма, имеется плотная капиллярная сеть, что способствует газообмену.
В миокарде, например, на каждое мышечное волокно приходится
один капилляр; среднее расстояние между соседними капиллярами составляет около 25 мкм. В коре головного мозга это расстояние равно
примерно 40 мкм, а в скелетных мышцах приблизительно 80 мкм.
Диаметр капилляров колеблется от 5 до 10 мкм. Распределение кровотока в микроциркуляторном русле зависит от величины тонуса гладких мышц сосудов, предшествующих капиллярам. Изменение тонуса
37
этих сосудов влияет на количество одновременно функционирующих
капилляров. Таким образом, от площади диффузионной поверхности и
величины диффузионного расстояния зависит не только поступление
кислорода к какому-либо участку ткани, но также условия обмена О 2.
Регулярные мышечные нагрузки с умеренной интенсивностью и относительно большой продолжительностью способствуют увеличению
числа перфузируемых капилляров в работающих мышцах. Интенсивные и кратковременные нагрузки приводят к увеличению диаметра
функционирующих капилляров, но не увеличивают их количества.
При физической работе увеличивается показатель гематокрита
(объемная доля красных клеток крови) как в результате снижения объема плазмы (в связи с усиленной капиллярной фильтрацией), так и за
счет поступления эритроцитов из мест их образования (при этом увеличивается доля незрелых форм). Отмечено также нарастание числа лейкоцитов (рабочий лейкоцитоз в основном за счет нейтрофилов). Число
лейкоцитов в крови бегунов на длинные дистанции увеличивается пропорционально длительности бега на 5000-15000 клеток/мкл в зависимости от их работоспособности (меньше у лиц с высокой работоспособностью). Увеличение происходит преимущественно за счет возрастания
количества нейтрофильных гранулоцитов, так что при этом численное
соотношение клеток разных типов меняется. Кроме того, пропорционально интенсивности работы увеличивается число тромбоцитов.
Потребление кислорода и частота сокращений сердца при работе с
увеличивающейся интенсивностью изменяется. По мере увеличения интенсивности динамической работы сердце сокращается все чаще, и
скорость потребления кислорода возрастает. Чем больше нагрузка на
организм, тем значительнее это увеличение по сравнению с уровнем в
состоянии покоя. Таким образом, частота сокращений сердца и потребление кислорода служат мерой физического напряжения.
Когда движения осуществляются с постоянной частотой, коэффициент полезного действия почти не меняется независимо от интенсивности работы. Поэтому, когда интенсивность работы постепенно увеличивается, а частота движений остается постоянной, потребление
кислорода нарастает линейно, достигая максимума, а затем стабилизируется. Частота сокращений сердца изменяется пропорционально интенсивности работы. Однако если до частоты около 170 уд./мин повышение частоты сокращений приводит к увеличению объема выбрасываемой сердцем крови за минуту, то при частотах выше 180 уд./мин количество выбрасываемой крови не увеличивается и даже может снижаться. Причиной этого является снижение объема крови поступающего в
желудочки во время диастолы, поскольку времени для их заполнения
недостаточно.
38
Еще одним показателем, характеризующим эффективность работы
сердца, является ударный объем. Ударный объем сердца в начале работы возрастает на 20–30%, а после этого сохраняется на постоянном
уровне. Он немного падает лишь в случае максимального напряжения,
когда частота сокращений сердца столь велика, что при каждом сокращении сердце не успевает целиком заполниться кровью. Как у здорового спортсмена с хорошо тренированным сердцем, так и у человека, не занимающегося спортом, сердечный выброс и частота сокращений сердца при работе изменяются приблизительно пропорционально
друг другу, что обусловлено относительным постоянством ударного
объема. Однако в процессе выполнения регулярных мышечных нагрузок ударный объем увеличивается, что способствует повышению количества крови, перекачиваемой сердцем в единицу времени. Это в
свою очередь приводит к увеличению работоспособности организма.
В покое такие изменения приводят к снижению частоты сердечных
сокращений при сохранении необходимого объема кровообращения.
При динамической работе артериальное кровяное давление изменяется как функция выполняемой работы. Систолическое давление увеличивается почти пропорционально выполняемой нагрузке. Диастолическое давление изменяется лишь незначительно, чаще в сторону снижения. Для хорошо подготовленных спортсменов с преимущественным
развитием выносливости диастолическое давление может снижаться до
0 (феномен бесконечного тона). Среднее артериальное давление при
нагрузке повышается. Эти изменения способствуют более быстрой доставке артериальной крови к работающим мышцам. В состоянии покоя у
человека, подвергающегося регулярным мышечным нагрузкам, систолическое давление несколько ниже, чем у людей, ведущих пассивный образ
жизни. Это происходит вследствие повышения эластичности артериальных сосудов.
В покое кровоток в мышце составляет 20–40 мл∙мин-1∙кг-1. При
экстремальных физических нагрузках эта величина существенно возрастает, достигая максимума, равного 1,3 л∙мин-1 ∙кг-1 у нетренированных лиц и 1,8 л∙мин-1 ∙кг-1 у лиц, тренированных на выносливость.
Кровоток усиливается не мгновенно с началом работы, а постепенно, в
течение не менее 20–30 с. Этого времени достаточно, чтобы обеспечить кровоток, необходимый для выполнения легкой работы. При тяжелой динамической работе это время увеличивается, однако потребность в кислороде еще не может быть полностью удовлетворена, поэтому возрастает доля энергии, получаемой за счет анаэробного метаболизма. Если интенсивность нагрузки сознательно не снижается, происходит накопление кислых продуктов гликолиза, которые изменяют
внутреннюю среду в мышцах и таким образом ограничивают интенсивность выполняемой работы.
39
Кислотно-щелочное равновесие (рН) крови
Характерная для крови человека слабощелочная реакция поддерживается в очень узких пределах, несмотря на постоянно изменяющееся поступление в кровь кислых продуктов метаболизма. рН артериальной крови человека (при 37°С) колеблется в пределах от 7,37 до 7,43,
составляя в среднем 7,40. Необходимо уточнить, что эти значения характерны для плазмы крови. Такое постоянство чрезвычайно важно для
правильного протекания обменных процессов в клетках, так как деятельность всех ферментов, участвующих в метаболизме, зависит от величины рН. При сдвигах рН крови активность разных ферментов изменяется в разной степени, и в результате точное взаимодействие между
реакциями обмена может нарушиться. При выполнении мышечных
нагрузок изменения рН крови имеют место в тех случаях, когда энергообеспечение работающих мышц только по аэробному пути оказывается
недостаточным и подключается гликолиз. Это наблюдается при высокой интенсивности выполнения движений. В регуляции кислотнощелочного равновесия (т. е. в поддержании постоянства рН крови)
участвует несколько механизмов. К ним относятся буферные свойства
крови, газообмен в легких и выделительная функция почек.
Из имеющихся в крови буферных систем следует отметить, прежде
всего, бикарбонатную систему. Она включает относительно слабую
угольную кислоту, образующуюся при гидратации СО2. Кроме того,
органы дыхания вместе с бикарбонатным буфером образуют «открытую систему», в которой парциальное давление СО2 (а следовательно, и
рН крови) может регулироваться путем изменения вентиляции легких.
Фосфатный буфер включает в себя фосфаты, находящиеся в плазме
крови. Емкость данного буфера невелика по причине низкого содержания фосфата в крови.
Белковый буфер обусловлен наличием в крови белков, способных
связывать или освобождать ионы водорода.
Одна из функций дыхательной системы состоит в удалении СО2 −
конечного продукта метаболизма, образующегося в больших количествах. В состоянии покоя организм выделяет 230 мл СО2/мин. В то же
время при удалении из крови «летучего» ангидрида угольной кислоты в
ней исчезает примерно эквивалентное число ионов Н+. Таким образом,
дыхание играет чрезвычайно важную роль в поддержании кислотнощелочного равновесия.
Особое значение для компенсации сдвигов в кислотно-щелочном
равновесии имеет регуляция дыхания. Так, если кислотность крови увеличивается, то повышение содержания Н+ приводит к возрастанию легочной вентиляции (гипервентиляции); при этом молекулы СО2 выводятся в большом количестве, и рН возвращается к нормальному уровню.
40
Кроме легких, в регуляции кислотно-щелочного равновесия участвуют почки. Их функция состоит в удалении нелетучих кислот, главным
образом серной кислоты. Почки должны удалять в сутки 40–60 ммоль
ионов Н+, накапливающихся за счет образования нелетучих кислот. Если
содержание таких кислот возрастает, то при нормальном функционировании почек выделение Н+ с мочой может значительно увеличиваться. В
результате рН крови возвращается к нормальному уровню.
Интенсивные мышечные нагрузки могут приводить к смещению
рН в кислую сторону (понижение показателя вплоть до 7,1). Регулярные нагрузки приводят к совершенствованию механизмов поддержания постоянства рН и таким образом увеличивают объем выполняемой
работы без закисления крови.
2.3. Регуляция функций организма
В целом все органы и системы нашего организма действуют согласованно. Взаимосвязь органов и систем осуществляется посредством
гуморальной и нервной регуляции. Гуморальная регуляция осуществляется посредством переноса кровью биологически или химически активных веществ, которыми могут быть гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции и клетками органов, продукты распада или
промежуточные продукты химических реакций, газовый состав крови, а
также изменение концентраций веществ, находящихся в крови.
Нервная система осуществляет регуляцию посредством биоэлектрических импульсов с затратами энергии АТФ и имеет неоспоримое
преимущество перед гуморальной по скорости. Гуморальная регуляция
не требует прямых энергетических затрат и способна длительное время
поддерживать состояние какого-то параметра. Гуморальная и нервная
регуляция осуществляются в тесном единстве.
Нервная система наиболее часто действует по принципу рефлекса.
Рефлекс – это стандартная ответная реакция организма на раздражение,
поступающее из внутренней или внешней среды и осуществляемая посредством центральной нервной системы. Реагирование на основе рефлекса позволяет осуществлять ответную реакцию максимально быстро, поскольку нет стадии анализа поступающих в ЦНС сигналов. Значительная часть деятельности человека, в том числе и овладение двигательными навыками протекает по принципу взаимосвязи условных рефлексов и динамических стереотипов с безусловными рефлексами.
Рефлексы, передающиеся генетически и заложенные в нервной системе от рождения, называются безусловными. Объединяясь в длинные
цепи, безусловные рефлексы являются основой инстинктивного поведения. Для выработки условного рефлекса необходимо, чтобы он оказался
41
прочно связанным с соответствующим рефлекторному ответу безусловным раздражителем.
Двигательный навык − форма двигательных действий, выработанная по механизму условных рефлексов в результате соответствующих
систематических упражнений. Формирование двигательного навыка последовательно проходит три фазы: генерализации, концентрации, автоматизации.
Фаза генерализации характеризуется расширенным очагом возбуждения в головном мозге. Это расширение является следствием нерациональной работы мышц, вовлечения в работу излишнего количества
мышечных групп и чрезмерного их напряжения. Данная фаза характерна для начального этапа обучения. Движения скованны, плохо координированы и неэкономичны.
В процессе многократного повторения двигательного действия фаза генерализации сменяется фазой концентрации, когда излишнее возбуждение благодаря дифференцированному торможению концентрируется в необходимых зонах головного мозга как следствие уточнения необходимых параметров движения. Устраняется ненужное напряжение
мышц антагонистов, уточняется степень напряжения работающих
мышц. Внешне это проявляется в исчезновении излишней скованности,
движения становятся точными, экономичными и стабильными. Однако
выполнение движений осуществляется под контролем сознания.
В фазе автоматизации навык настолько уточняется и закрепляется, что выполнение необходимых движений не требует деятельного
контроля сознания. Такой навык отличается высокой стабильностью
выполнения всех составляющих его движений. Автоматизация навыка
делает возможным одновременное выполнение нескольких двигательных действий. Ярким примером формирования такого навыка являются действия жонглера на скачущей лошади. Выполнение подобных
двигательных актов, а также и более легких требует согласованной работы многих мышечных групп. Регуляция или координация движения
осуществляется при участии физиологических механизмов, расположенных на различных уровнях жизнедеятельности организма. Эти механизмы обеспечивают изменение кровообращения в различных участках капиллярного русла, регулируют участие двигательных единиц при
сокращениях мышц. Контроль сознания над выполняемыми движениями не требуется.
42
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ
НА ОРГАНИЗМ
3.1. Адаптация организма к мышечным нагрузкам
В
процессе систематических выполнений физических нагрузок
различные органы и системы подвергаются морфофункциональному совершенствованию, налаживается их взаимодействие. Сущность упражнения составляют физиологические, биохимические и морфологические сдвиги, возникающие под влиянием многократно повторяющейся мышечной работы. Эти изменения оцениваются как прогрессивные, если они обеспечивают сохранение или повышение работоспособности организма, при превышении мышечной нагрузки возможностей
организма она может приводить к серьезным нарушениям работы органов и систем. Для каждого человека величина оптимальной мышечной
нагрузки индивидуальна и подвержена значительным колебаниям во
времени. Способность выполнять физические нагрузки зависит от многих причин, таких как отсутствие или наличие заболеваний, функционального состояния организма, времени суток, режима питания и множества других.
При малоподвижном образе жизни в первую очередь атрофическим изменениям подвергаются мышцы. Затем в связи со снижением
функциональной нагрузки на органы эти изменения затрагивают такие
системы и органы как сердечно-сосудистая, легкие, печень. От атрофии
страдает нервная ткань и мозг.
Ткани работающего и утомленного организма отличаются высокой
активностью обменных процессов. Однако нормальная жизнедеятельность организма возможна только в определенных условиях. При этом
некоторое отклонение параметров внутренней среды не приводит к
нарушению его функционирования. Диапазон изменения, не приводящий
к нарушению деятельности органов или систем, считается нормой. Диапазон нормы для различных показателей может отличаться. У одних отклонения могут достигать десятков процентов, у других недопустимо
изменение даже на 1%. Изменение параметров внутренней среды организма в пределах нормы, как правило, связано с изменением активности
его функционирования. Поддержание постоянства жизненно важных параметров в организме осуществляется по принципу обратной связи. Так,
например, снижение уровня содержания кислорода в тканях и накопле43
ние молочной кислоты в крови вызывает активацию внешнего дыхания,
повышение частоты сердечных сокращений, что способствует восстановлению нормального парциального давления кислорода в тканях. Произвольное повышение активности внешнего дыхания приводит к снижению парциального давления углекислого газа в крови, который в свою
очередь является активатором дыхательного центра в центральной нервной системе. Снижение содержания СО2 в крови приведет к ослаблению
активности дыхательных мышц и снижению вентиляции легких.
Двигательная активность вызывает повышение функциональной
активности органов и систем организма, которые участвуют в обеспечении мышечной деятельности. Механизмы регуляции противостоят изменениям, которые вызываются активной работой мышц. Однако при
превышении некоторого предела организм уже не в состоянии преодолевать накапливающиеся изменения внутренней среды, и в этом случае
отдельные параметры выходят за пределы нормального функционирования органов, ограничивая дальнейшее выполнение двигательных действий. Конкретные механизмы нарушений определяются характером
выполняемой мышечной работы и функциональным состоянием организма в данный момент. После прекращения работы мышц механизмы,
ответственные за поддержание постоянства внутренней среды, продолжают действовать, и через определенное время они компенсируют все
нарушения, вызванные мышечной работой. Однако вследствие некоторой инерционности процессов восстановления остановка работы запущенных механизмов имеет колебательный характер с постепенным затуханием. При этом в определенные интервалы времени состояние параметров, связанных с выполнением мышечной нагрузки, будет превышать исходный уровень, то есть наблюдается явление суперкомпенсации. Выполнение мышечной работы в это время позволит организму
превысить тот объем работы, который был выполнен при первоначальной нагрузке. Следовательно, выполнение мышечной нагрузки стимулирует повышение активности большинства систем организма и в процессе восстановления после прекращения работы позволяет этим системам и органам превысить первоначальный уровень их функциональных
возможностей. Длительность и величина периодов суперкомпенсации
определяется характером работы и для каждой функциональной системы имеет свои параметры изменений. Если же повторное воздействие
нагрузки приходится на период недовосстановления функций организма, то его потенциальные возможности ниже, чем при первой нагрузке,
и воздействие второй нагрузки суммируется с первым. Это приведет к
большему снижению функциональных возможностей, чем при первой
нагрузке. Однако и последующее повышение их в процессе восстановления так же будет более выраженным. Эффект сверх восстановления
после мышечной нагрузки лежит в основе теории спортивной трениров44
ки. При постоянном воздействии мышечных нагрузок, приводящих к
определенной степени утомления, и достаточном времени отдыха
функциональные возможности организма повышаются, и он выходит на
более высокий уровень функционирования. Процесс перестройки организма под влиянием мышечных нагрузок или внешних факторов называется адаптацией.
Приспособление к любой деятельности человека представляет собой сложный, многоуровневый процесс, затрагивающий различные
функциональные системы организма. В физиологическом отношении
адаптация к мышечной деятельности является системным ответом организма, направленным на достижение высокой тренированности и минимизацию физиологической цены за это. С этих позиций адаптацию к
физическим нагрузкам следует рассматривать как динамический процесс, в основе которого лежит формирование новой программы реагирования, а сам приспособительный процесс, его динамика и физиологические механизмы определяются состоянием и соотношением внешних
и внутренних условий деятельности.
Проведенные в последние годы исследования механизмов адаптации людей к различным условиям деятельности привели к убеждению в
том, что физиологические факторы при долговременной адаптации обязательно сопровождаются следующими процессами: а) перестройкой
регуляторных механизмов, б) мобилизацией и использованием физиологических резервов организма, в) формированием специальной функциональной системы адаптации к конкретной трудовой (спортивной)
деятельности человека. По сути дела эти три физиологических реакции
являются главными и основными составляющими процесса адаптации, а
общебиологическая закономерность таких адаптивных перестроек относится к любой деятельности человека.
Механизм реализации этих физиологических процессов представляется следующим образом. В достижении устойчивой и совершенной
адаптации большую роль играет перестройка регуляторных приспособительных механизмов и мобилизации физиологических резервов, а
также последовательность их включения на разных функциональных
уровнях. По-видимому, вначале включаются обычные физиологические
реакции и лишь затем реакции напряжения механизмов адаптации, требующие значительных энергетических затрат с использованием резервных возможностей организма, что приводит, в конечном итоге, к формированию специальной функциональной системы адаптации, обеспечивающей конкретную деятельность человека. Такая функциональная
система у спортсменов представляет собой вновь сформированное взаимоотношение нервных центров, гормональных, вегетативных и исполнительных органов, необходимое для решения задач приспособления
организма к физическим нагрузкам. Формирование функциональной
45
системы адаптации с вовлечением в этот процесс различных морфофункциональных структур организма составляет принципиальную основу долговременной адаптации к физическим нагрузкам и реализуется
повышением эффективности деятельности различных органов и систем
организма в целом. Зная закономерности формирования функциональной системы, можно различными средствами эффективно влиять на отдельные ее звенья, ускоряя приспособление к физическим нагрузкам и
повышая тренированность, т.е. управлять адаптационным процессом.
Приспособительные изменения в здоровом организме бывают
двух видов:
1) изменения в привычной зоне колебания, когда функциональная
система функционирует в обычном составе;
2) изменения при действии чрезмерных факторов с включением в
систему дополнительных элементов и механизмов, т.е. с формированием специальной функциональной системы адаптации.
В литературе и первая, и вторая группы приспособительных изменений нередко называются адаптационными. По-видимому, более
оправданным и корректным будет называть первую группу изменений
обычными физиологическими реакциями, поскольку эти сдвиги не связаны с существенными функциональными перестройками в организме
и, как правило, не выходят за пределы физиологической нормы. Вторая
группа приспособительных изменений отличается значительным
напряжением регуляторных механизмов, использованием физиологических резервов и формированием функциональной системы адаптации, в
связи с чем их целесообразно называть адаптационными сдвигами.
Адаптивные перестройки − динамический процесс, поэтому в динамике адаптационных изменений у спортсменов целесообразно выделять несколько стадий:
1) физиологического напряжения организма;
2) адаптированности;
3) дизадаптации;
4) деадаптации.
Каждой из них присущи свои функционально-структурные изменения и регуляторно-энергетические механизмы. Естественно, основными, имеющими принципиальное значение в спорте, следует считать две
первые стадии. Применительно к общей схеме адаптации такие стадии,
очевидно, свойственны людям в процессе приспособления к любым
условиям деятельности.
У спортсменов в стадии напряжения организма преобладают процессы возбуждения в коре головного мозга, возрастают функции коры
надпочечников, увеличиваются показатели вегетативных систем и уровень обмена веществ; спортивная работоспособность неустойчива. В
эндокринном фоне преобладают продукция катехоламинов и глюкокор46
тикоидов, которым принадлежит ведущая роль в адаптивных сдвигах
углеводного обмена. Одновременно эти гормоны повышают активность
гормоночувствительной липазы жировой ткани. Возросший жиромобилизующий эффект подготавливает следующую метаболическую фазу
приспособительных изменений − фазу усиления липидного обмена, что
соответствует преимущественно стадии адаптированности организма.
Физиологическую основу этой стадии составляет вновь установившийся
уровень функционирования различных органов и систем для поддержания гомеостаза в конкретных условиях деятельности. Определяемые в
это время функциональные показатели в состоянии покоя не выходят за
рамки физиологических колебаний, а работоспособность спортсменов
стабильна и даже повышается. Следовательно, в процессе долговременной адаптации спортсменов к физическим нагрузкам гормоны играют
ведущую роль в механизмах переключения энергетического обмена с
углеводного типа на жировой. При этом если катехоламины (адреналин
и норадреналин) подготавливают такое переключение, то глюкокортикоиды (наиболее важен кортизол) его реализуют.
При длительном воздействии на организм интенсивных и больших
по объему тренировочных и соревновательных нагрузок может происходить нарушение нейроэндокринной регуляции, уменьшение содержания
катехоламинов и глюкокортикоидов и снижение уровня энергетического
обмена, в результате чего в организме спортсменов могут возникать различные расстройства, характеризующие наступление третьего периода
адаптационных изменений − стадии дизадаптации. В это время наблюдаются неблагоприятно направленные изменения функций организма,
существенное снижение общей и специальной работоспособности
спортсмена, его адаптивных возможностей, а также могут развиваться
тяжелые состояния и профессионально обусловленные заболевания.
После длительного перерыва в систематических тренировках или
их прекращения совсем возникает стадия деадаптации, которая характеризуется приобретением других свойств и качеств организма. Физиологический смысл этой стадии − снижение уровня тренированности и возвращение некоторых показателей функций организма к исходным значениям. Спортсменам, систематически тренировавшимся многие годы и
оставляющим большой спорт, требуются специальные, научно обоснованные оздоровительные мероприятия для возвращения организма к
нормальной жизнедеятельности.
Следует иметь в виду, что возникшие в процессе длительных и интенсивных физических нагрузок структурные изменения в миокарде, костях и скелетных мышцах, нарушенный уровень обмена веществ, гормональные и ферментативные перестройки, как правило, не возвращаются.
За систематические чрезмерные физические нагрузки, а затем за их прекращение организм спортсменов платит определенную биологическую
47
цену, что может проявляться развитием кардиосклероза, ожирением,
снижением резистентности клеток и тканей к различным неблагоприятным воздействиям и повышением уровня общей заболеваемости.
О системных механизмах адаптации к физическим нагрузкам можно судить только на основе всестороннего учета совокупности реакций
целостного организма, включая реакции со стороны центральной нервной системы, двигательного и гормонального аппаратов, органов движения и кровообращения, системы крови, анализаторов, обмена веществ. Поэтому не может быть какого-то одного показателя, отражающего адаптационные изменения в организме, а для этой цели может
оказаться пригодным лишь комплекс показателей, характеризующих
деятельность различных функциональных систем. Следует также подчеркнуть, что выраженность изменений функций организма в ответ на
физическую нагрузку зависит, прежде всего, от индивидуальных особенностей человека и уровня его тренированности.
Процесс адаптации связан с неодинаковой биологической значимостью различных функциональных систем организма. При экстремальных воздействиях на человека они изменяются различным образом в зависимости от того, какую роль играет каждая из них в общей приспособительной реакции. Адаптация основана на согласованных реакциях отдельных органов и систем, которые изменяются хотя и неодинаково, но
в целом обеспечивают оптимальное функционирование целостного организма. Этим, например, обусловлено торможение деятельности органов пищеварения и выделения у спортсменов при интенсивной физической работе, в результате чего сохраняются резервные возможности организма для усиления функций дыхания и кровообращения, непосредственно обеспечивающих организм кислородом.
Весьма интересной оказалась зависимость адаптационной способности организма от величины исходных показателей его функций и их
колебаний в процессе трудовой деятельности. Так, у людей, которые
быстрее и лучше адаптировались к неблагоприятным условиям труда,
отмечалось, как правило, относительно низкое исходное содержание
эритроцитов в периферической крови – (4,0…4,5)∙1012/л, а их колебания
в период работы были недостоверными. У других лиц адаптационный
процесс которых протекал медленнее и был неустойчивым, исходное
количество эритроцитов чаще составляло (4,5…5,0)∙1012/л и более, а во
время продолжительной деятельности их число снижалось на
(1,0…1,5)1012/л. Наряду с этим у первой группы обследованных показатели вегетативных функций (частота пульса, уровень артериального
давления, величины ударного, минутного объемов крови и скорости
кровооттока) колебались в пределах ±(10…20)% от исходных, а у лиц
второй группы они выходили за упомянутые границы. Полученные материалы говорят о том, что относительно стабильный исходный уровень
48
показателей функций организма и несущественные их колебания в процессе адаптации свидетельствуют о более высокой функциональной
стойкости различных органов и систем.
В последние годы обращено внимание на то обстоятельство, что физиологические механизмы адаптации к действию на человека различных
экстремальных факторов являются исходными. При этом ведущее место
среди них занимают неспецифические реакции, в результате которых
поддержание гомеостаза и выработка повышенной сопротивляемости к
какому-либо одному фактору внешней среды влекут за собой и одновременное возрастание устойчивости организма к некоторым другим неблагоприятным воздействиям. Другими словами, при адаптации в организме
происходят в значительной мере тождественные функциональные сдвиги. Установлено, например, что физиологические изменения оказываются весьма сходными при гипоксической тренировке, физических нагрузках, закаливании и в других случаях. При всех этих воздействиях в организме возникают приспособительные реакции, направленные в первую
очередь на повышение его неспецифической резистентности.
Из этого теоретического положения следует практически важный
вывод о том, что в ускорении адаптации спортсменов к физический
нагрузкам, достижении высшего спортивного мастерства и предупреждения у них дизадаптационных расстройств ведущая роль принадлежит методам и средствам повышения общей неспецифической реактивности организма. К числу таких мероприятий, прежде всего, относятся
рациональный режим тренировок и отдыха, сбалансированное питание,
гипербарическая оксигенация, закаливание, гипоксическая тренировка,
ультрафиолетовое облучение, биологические стимуляторы, не относящиеся к допингам и другие. В настоящее время уже доказана высокая
эффективность ряда мероприятий, и они должны более широко внедряться в практику спорта.
Обратный процесс снижения функциональных возможностей после прекращения воздействия мышечных нагрузок называется деадаптацией. Процессы деадаптации обусловлены тем фактом, что в покое
организм стремится работать на минимально возможном для него
уровне. Если к работе систем или органов не предъявляются повышенные требования, они переходят на режим минимального функционирования. При этом следует учесть тот факт, что органы подвергаются
атрофическим изменениям даже при полноценном питании. Это было
продемонстрировано в экспериментах с длительным обездвиживанием
здоровых, физически развитых людей. К увяданию жизненно важных
внутренних органов ведет не только полная, но даже частичная обездвиженность. Так, при гипсовании только одной лапы у кролика через
120 дней было зарегистрировано уменьшение его сердца в два раза.
Этот эксперимент показывает неблагоприятное влияние гиподинамии −
49
пониженной двигательной активности – на сердечно-сосудистую систему любого живого организма. Так, под влиянием систематических мышечных нагрузок увеличивается количество кровеносных сосудов в
сердечной мышце. При повышении потребности сердечной мышцы в
кислороде (при повышении частоты и силы сердечных сокращений)
увеличивается просвет сосудов, и это позволяет интенсифицировать
кровоток. При предъявлении повышенных требований к сердцу человека, ведущего малоподвижный образ жизни, увеличение просвета сосудов выражено меньше, и суммарная пропускная способность их оказывается недостаточной, что довольно часто приводит к нарушению питания сердечной мышцы и инфаркту.
Отрицательно сказывается гиподинамия и на функции нервной системы. Центральная нервная система, посылая по двигательным волокнам нервные импульсы к мышцам и внутренним органам, вызывает их
активность. В свою очередь, возбуждение рецепторов, расположенных в
этих органах и тканях, вызывает поток импульсов, направляющихся в
различные отделы ЦНС, в том числе в кору больших полушарий. Значительно сниженная на длительное время мышечная активность резко
ограничивает поток импульсов, поступающих в ЦНС, и снижается ее
активность.
При выполнении мышечных нагрузок в организме занимающегося
происходят изменения, приводящие к ограничению возможности выполнять работу, развивается утомление. Под утомлением понимают физиологическое состояние, наступающее вследствие напряженной или
длительной деятельности организма, проявляющееся в дискоординации
функций и временном снижении работоспособности. У низших животных утомление развивается относительно медленно, но достигает большей глубины, чем у высших животных. Наиболее сложно утомление
протекает у человека. Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при интенсивной или продолжительной работе. Физиологические сдвиги при резко выраженном
утомлении носят черты стрессовой реакции, сопровождающейся нарушением постоянства внутренней среды организма.
В зависимости от преимущественного характера работы утомление можно разделить на умственное и физическое. По степени развития
утомление может быть классифицировано как острое или хроническое,
общее или локальное, компенсируемое или явное некомпенсируемое.
Острое утомление наступает при относительно кратковременной
работе, как правило, в результате однократного перенапряжения. Причиной его развития может быть как превышение объема или интенсивности нагрузки относительно уровня подготовленности, так и кратковременное снижение работоспособности вследствие заболевания, нарушения режима и других причин. Оно проявляется в резком падении
50
сердечной производительности, расстройстве регуляторных влияний со
стороны ЦНС и эндокринной системы, усиленном потоотделении,
нарушении водно-солевого баланса.
Хроническое утомление является результатом недовосстановления
после работы. Повторное выполнение работы при длительном недовосстановлении приводит к устойчивому снижению работоспособности и
падению естественной устойчивости организма к заболеваниям.
Общее утомление развивается при вовлечении в работу большого
количества мышечных групп. Для него характерно нарушение регуляторной функции ЦНС координации двигательных и вегетативных
функций, неадекватное нагрузке увеличение ЧСС, падение пульсового
давления, уменьшение легочной вентиляции. Субъективно это ощущается как резкий упадок сил, одышка, частое сердцебиение, невозможность продолжать работу.
Если чрезмерная нагрузка падает на отдельные мышечные группы,
то она приводит к развитию локального утомления. В отличие от общего при локальном утомлении страдает не столько центральный аппарат
управления, сколько местные структурные элементы регуляции движений. Нарушения в нервно-мышечной передаче возбуждения развиваются задолго до того, как наступает ограничение работоспособности
мышц. Это ярко проявляется при выполнении движений с максимальной частотой, например бег на спринтерские дистанции.
Компенсируемым утомлением называется такое утомление, которое позволяет волевыми усилиями поддерживать достаточно высокую
работоспособность, но экономичность работы уже снижается. Если такая работа продолжается достаточно долго, то развивается некомпенсируемое явное утомление и резкое падение работоспособности. В основе
некомпенсированного утомления лежат процессы изменения внутренней среды организма, исчерпание энергетических источников, что приводит к изменению функционирования органов.
Возможность преодоления утомления связана с организацией оптимальной двигательной активности, переключением с одного вида деятельности на другие, активным отдыхом и соблюдением рационального
режима.
3.2. Влияние физических упражнений
на отдельные системы и органы
Двигательная активность человека, занятия физическими упражнениями оказывают выраженное положительное влияние практически
на все системы и органы, но наиболее выраженные изменения наблюдаются со стороны системы кровообращения. Система кровообращения
51
включает в себя сердце, разветвленную сеть сосудов различного диаметра и циркулирующую по этой системе кровь.
Сердце выполняет функцию насоса, обеспечивающего постоянную циркуляцию крови по системе сосудов. Это мышечный орган,
имеющий четыре полости − два предсердия и два желудочка. Различают
левый и правый отделы, включающие по предсердию и по желудочку.
Правый отдел обеспечивает циркуляцию крови через легкие, где осуществляется газообмен с внешней средой. Левый отдел обеспечивает
движение крови по всему организму для осуществления питания работающих органов.
Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных
циклов, состоящих из трех фаз: сокращение предсердий, сокращения
желудочков и общего расслабления. Соотношение длительности этих
фаз зависит от частоты сокращений. При этом повышение частоты
главным образом достигается за счет сокращения фазы расслабления.
Ритмичные сокращения сердечной мышцы в покое выполняются
под влиянием нервных импульсов, генерируемых скоплениями нервных
клеток, имеющихся в самом сердце. Однако его работа может корректироваться вегетативной нервной системой. Парасимпатические нервные
влияния снижают частоту сердечных сокращений и их силу, а симпатические повышают. Под контролем вегетативной иннервации находится
и скорость передачи возбуждения с предсердий на желудочки. Под влиянием парасимпатических нервов проведение возбуждения задерживается, а симпатические нервы ее ускоряют. Обобщая, можно сказать, что
симпатическая нервная система активизирует работу сердца, а парасимпатическая понижает его активность. Подчиняется работа сердца и сигналам из ЦНС. Примером этого может служить изменения работы сердца при эмоциональных состояниях.
Показателями работоспособности сердца являются в первую очередь частота сердечных сокращений и ударный объем.
Под влиянием мышечной нагрузки деятельность сердца существенно
усиливается. Так, если в покое за 1 мин сердце выбрасывает около 4–5 л
крови, то при мышечной работе этот показатель достигает у тренированных людей до 25–30 л. Увеличение минутного объема кровотока достигается за счет двух параметров – увеличения ЧСС и ударного объема. В нетренированном сердце взрослого человека резервы повышения ударного
объема исчерпываются уже при ЧСС 120–130 уд./мин. Дальнейший рост
минутного объема происходит только за счет повышения частоты сердечных сокращений. По мере роста тренированности расширяется диапазон ЧСС, при котором увеличение минутного объема связано и с увеличением ударного. Критической частотой является ЧСС 170 уд./мин.
Дальнейшее повышение ЧСС не только не приводит к увеличению минутного объема кровообращения, но может даже понижать его.
52
Под влиянием длительного воздействия мышечных нагрузок увеличиваются размеры полостей сердца и толщина сердечной мышцы, что
способствует повышению эффективности работы сердца. При прочих
равных одинаковый минутный объем достигается при меньшей величине
ЧСС. А поскольку это позволяет сердцу увеличивать фазу расслабления,
то такой режим работы является более выгодным. Поэтому у спортсменов в покое ЧСС находится в пределах 50–60 уд./мин тогда как у нетренированных людей среднестатистической считается величина 70 уд./мин.
Следует отметить, что у женщин средние величины несколько выше, чем
у мужчин. По данным ряда исследователей в настоящее время у физически не активных девушек ЧСС в покое составляет 85–90 уд./мин.
При сокращении сердечной мышцы объем полостей сердца
уменьшается, и находящаяся в них кровь выталкивается из предсердий
в желудочки, а из желудочков в большой и малый круги кровообращения. При выбросе порции крови из полости левого желудочка в сосудистой системе локально повышается давление на стенки сосудов. Под
действием этого давления они могут расширяться. Подобное расширение сосудов после каждого сокращения сердца распространяется по артериям и носит название пульсовой волны. Давление, создаваемое в артериях, или артериальное давление, определяется двумя факторами −
силой сердечного сокращения и упругостью стенок артериальных сосудов. Величина артериального давления выражается в двух цифрах. Систолическое давление − максимальная величина в момент систолы и
диастолическое − минимальная величина в фазу диастолы. В норме артериальное давление находится в пределах 120–130/70–80 мм ртутного
столба. Эти величины получены при измерении артериального давления
в плечевой артерии. По мере удаления от сердца давление крови в сосудах падает, и минимальные его величины регистрируются при впадении
полой вены в правое предсердие. При нарушении эластичности стенок
артериальных сосудов они менее эффективно сглаживают пульсирующий ток крови, и величины артериального давления в покое могут увеличиваться в два раза. При выполнении физических нагрузок артериальное давление так же возрастает, но это увеличение связано с усилением деятельности сердца и повышением тонуса стенок артерий. По
окончании нагрузки оно снижается. Регулярные занятия видами спорта,
в которых ведущим качеством является выносливость, приводят к повышению эластичности сосудов и снижению артериального давления в
покое. Состояние сосудов подвержено влиянию центральной нервной
системы. При стрессовых ситуациях и при интенсивной умственной работе также наблюдается повышение артериального давления, но не за
счет усиления активности сердца, а за счет только повышения тонуса
сосудов. При сильных стрессовых реакциях это может приводить к
спазму сосудов и нарушению кровоснабжения отдельных участков моз53
га или сердечной мышцы. Следует отметить, что не все кровеносные
сосуды могут активно изменять состояние своей стенки, а только те, которые содержат в своем строении мышечные волокна.
Сосудистая сеть имеет весьма разветвленное строение. Артериальная часть имеет до 5 порядков ветвления. При этом диаметр и длина
сосудов более высокого порядка уменьшаются, но за счет увеличения
их числа суммарный диаметр и длина увеличиваются. Так диаметр самых мелких сосудов − капилляров – составляет в среднем порядка 5–
10 мкм, и длина порядка нескольких сотен микрон. Суммарная длина
капилляров одного человека составляет несколько десятков километров.
Увеличение суммарного просвета сосудов приводит к снижению давления и скорости движения крови, что в свою очередь способствует повышению эффективности обменных процессов между кровью и тканями. В среднем время одного цикла циркуляции крови в покое составляет около 20 с. При интенсивной физической работе это время сокращается до 8−10 с. Это свидетельствует о том, что одним из механизмов,
обеспечивающих высокую работоспособность, является повышение
скорости движения крови. Однако возможности этого механизма ограничены, и более важное значение имеет другой механизм − увеличение
количества капилляров, обеспечивающих работу структурной единицы
органа. Так, на 1 мм3 сердечной мышцы у нетренированного человека
приходится около 2500 капилляров. У спортсменов их количество достигает 4500. Из них в покое функционируют около 2000, так же как и у
нетренированного человека, а при нагрузке дополнительно начинают
функционировать еще около 2000. Естественно, что возможности повышения работоспособности при большем количестве капилляров значительно выше. Таким образом, можно подразделить механизмы адаптации кровообращения к нагрузкам на срочный − проявляющийся в
увеличении скорости циркуляции крови – и долговременный − проявляющийся в увеличении и скорости движения крови и количества капилляров, а также их диаметра.
При переходе крови из капилляров в вены давление падает до 10–
15 мм рт. ст., что недостаточно для полноценного возврата крови к
сердцу. В обеспечении венозного притока крови к сердцу участвуют
еще два механизма. Первый из них связан с присасывающим действием
полостей сердца при расслаблении и низким давлением в полости грудной клетки при вдохе. При низкой физической активности, когда частота и сила сердечных сокращений малы, частота и глубина дыхания также низки, может наблюдаться нарушение оттока крови из органов и
тканей. Второй механизм связан с активной работой мышц окружающих вены. При их сокращении увеличивается поперечник мышц, что
приводит к сжатию находящихся в них сосудов. Имеющиеся в венах
клапаны обеспечивают при сжатии вен однонаправленное движение
54
крови в сторону сердца. Таким образом, двигательная активность способствует улучшению венозного возврата крови к сердцу. И в первую
очередь этот механизм важен для венозного возврата из нижних конечностей, где при движении к сердцу крови необходимо кроме всего прочего преодолевать силу гравитации. С нарушением оттока крови от
нижних конечностей связано такое заболевание как варикозное расширение вен.
Затраты энергии на физическую работу обеспечиваются 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 системы
дыхания и кровообращения по обеспечению работающих органов кислородом оценивается рядом показателей.
Частота дыхания. Средняя частота дыхания в покое составляет
16–20 циклов в минуту. У женщин частота дыхания несколько выше. У
тренированных спортсменов частота дыхания снижается до 8–12 циклов, за счет увеличения глубины дыхания и дыхательного объема.
Дыхательный объем − количество воздуха проходящего через легкие за один цикл. В покое эта величина колеблется от 350 до 800 мл и
достигает 2,5 л и более при нагрузке.
Кислородный запрос − количество кислорода, необходимое организму в 1 минуту для окислительных процессов. В покое эта величина
составляет 250–300 мл. При выполнении физической работы величина
кислородного запроса может достигать 5–6 л/мин.
Потребление кислорода − количество кислорода, фактически использованного организмом за одну минуту. Максимальное потребление
кислорода МПК – наибольшее количество кислорода, которое может
быть использовано организмом при интенсивной мышечной работе. Величина МПК определяется многими факторами, но основным лимитирующим механизмом выступает ограничение транспорта крови или работы системы кровообращения. Величина МПК при систематических
занятиях увеличивается. Так если у не занимающихся спортом МПК
находится на уровне 2–3,5 л/мин, то у спортсменов высокого класса она
достигает 8 л/мин. С возрастом величина МПК даже у спортсменов
снижается.
Если величина кислородного запроса превышает потребление кислорода, то организм в течение некоторого времени может получать
энергию за счет без кислородного окисления, но при этом накапливаются недоокисленные продукты распада, которые ограничивают возможность выполнения работы и подвергаются окислению после снижения
ее интенсивности или прекращения. Количество кислорода, необходи55
мое для окисления недоокисленных продуктов распада, называется кислородным долгом.
Физические нагрузки, предъявляя повышенные требования к
обеспечению организма кислородом, вызывают структурные и функциональные перестройки в организме, способствующие повышению
функциональных возможностей при выполнении физических нагрузок и
экономизации функции органов и систем в покое.
Влияние физических нагрузок на опорно-двигательный аппарат
неоднозначно и зависит от параметров и характера нагрузок.
Выраженные изменения в костном скелете у людей, подвергающихся большим силовым нагрузкам, проявляются в утолщении костей и
хрящевой ткани. Однако чрезмерные нагрузки могут приводить и к
нарушениям со стороны как костной, так и хрящевой ткани, проявляющихся в их дистрофии. Изменения со стороны мышечной системы более
разносторонни. Мышцы под влиянием нагрузок могут увеличиваться в
объеме, но могут и уменьшаться. Конкретный характер изменений под
влиянием тех или иных нагрузок хорошо проявляется у представителей
таких видов спорта, где ведущим является одно из физических качеств.
Наиболее яркое сравнение – тяжелоатлеты с максимальным развитием
силы и марафонцы с максимальным развитием выносливости.
Выполнение физических упражнений положительно влияет на все
звенья двигательного аппарата, препятствуя развитию дегенеративных
изменений, связанных с возрастом и гиподинамией. Повышаются минерализация костной ткани и содержание кальция в организме, что препятствует развитию остеопороза. Увеличивается приток лимфы к суставным хрящам и межпозвонковым дискам, что является лучшим средством профилактики артроза и остеохондроза. Все эти данные свидетельствуют о неоценимом положительном влиянии занятий оздоровительной физической культурой на организм человека.
56
ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ЧЕЛОВЕКА
И ИХ РАЗВИТИЕ
В
физическом воспитании выделяют две специфические стороны − обучение движениям и воспитание физических качеств.
Предметом данной темы являются физические качества и их развитие.
Воспитание физических качеств − это целенаправленное воздействие на комплекс естественных свойств организма; стимулирование и
регулирование их развития посредством нормированных нагрузок, связанных с двигательной деятельностью, а также путем оптимизации индивидуального режима жизни и рационального использования природных условий внешней среды.
Обучение движениям и воспитание двигательных качеств отчасти
совпадают, поскольку лежащие в их основе закономерности формирования двигательных навыков и развития двигательных способностей
едины. Выполняя физические упражнения с целью обучения, мы всегда
проявляем определенные физические качества.
4.1. Cиловые способности
Сила мышцы − это ее способность преодолевать внешнее сопротивление. При ее оценке различают абсолютную и относительную мышечную силу.
Изометрически сокращающаяся мышца развивает максимально
возможное для нее напряжение при одновременном выполнении следующих трех условий:
1) активация всех двигательных единиц (мышечных волокон) данной мышцы;
2) режим полного тетануса у всех ее двигательных единиц (мышечные волокна не успевают расслабляться между приходящими нервными импульсами);
3) напряжение мышцы при длине покоя.
В этом случае изометрическое напряжение мышцы соответствует
ее максимальной статической силе.
Максимальная сила (МС), развиваемая мышцей, зависит от числа
мышечных волокон, составляющих данную мышцу, и от их толщины.
57
Число и толщина волокон определяют толщину мышцы в целом, или,
иначе, площадь поперечного сечения мышцы (анатомический поперечник). Относительная сила – это отношение мышечной силы к ее анатомическому поперечнику (толщине мышцы в целом, которая зависит от
числа и толщины отдельных мышечных волокон).
Анатомический поперечник определяется как площадь поперечного разреза мышцы. Поперечный разрез мышцы, проведенный перпендикулярно к ходу ее волокон, позволяет получить физиологический поперечник мышцы. Для мышц с параллельным ходом волокон физиологический поперечник совпадает с анатомическим. Однако для многих
мышц туловища это условие не выполняется. Физиологический поперечник не соответствует анатомическому. Абсолютная сила − это отношение мышечной силы к физиологическому поперечнику мышцы
(площади поперечного разреза всех мышечных волокон). Она измеряется в ньютонах или килограммах силы на 1 см2 . В спортивной практике
измеряют динамометром силу мышцы без учета ее поперечника.
Измерение мышечной силы у человека осуществляется при его
произвольном усилии, стремлении максимально сократить необходимые мышцы. Поэтому, когда говорят о мышечной силе у человека, речь
идет о максимальной произвольной силе (МПС). Она зависит от двух
групп факторов: мышечных (периферических) и координационных
(центрально-нервных).
К мышечным (периферическим) факторам, определяющим МПС,
относятся:
а) механические условия действия мышечной тяги − плечо рычага
действия мышечной силы и угол приложения этой силы к костным рычагам (как правило, место прикрепления мышц к костям находится
вблизи от оси вращения, что увеличивает амплитуду движения, но при
этом возможности реализации мышечной силы ухудшаются);
б) длина мышц, так как напряжение мышцы зависит от ее длины;
в) поперечник (толщина) активируемых мышц, так как при прочих
равных условиях проявляемая мышечная сила тем больше, чем больше
суммарный поперечник произвольно сокращающихся мышц;
г) состав мышц, т. е. соотношение быстрых и медленных мышечных волокон в сокращающихся мышцах.
К координационным (центрально-нервным) факторам относится
совокупность центрально-нервных координационных механизмов
управления мышечным аппаратом − механизмы внутримышечной координации и механизмы межмышечной координации.
Механизмы внутримышечной координации определяют число и
частоту импульсации мотонейронов данной мышцы и связь их импульсации во времени. С помощью этих механизмов центральная нервная
система регулирует МПС данной мышцы, т. е. определяет, насколько
58
сила произвольного сокращения данной мышцы близка к ее МС. Показатель МПС любой мышечной группы даже одного сустава зависит от
силы сокращения многих мышц. Совершенство межмышечной координации проявляется в адекватном выборе «нужных» мышц-синергистов,
в ограничении «ненужной» активности мышц-антагонистов данного и
других суставов и в усилении активности мышц-антагонистов, обеспечивающих фиксацию смежных суставов и т. п.
Таким образом, управление мышцами, когда требуется проявить
их МПС, является сложной задачей для центральной нервной системы. Отсюда понятно, почему в обычных условиях МПС мышц меньше, чем их МС. Разница между МС мышц и их МПС называется силовым дефицитом.
Силовой дефицит данной мышечной группы тем меньше, чем совершеннее центральное управление мышечным аппаратом. Величина
силового дефицита зависит от трех факторов: 1) психологического,
эмоционального, мотивационного; 2) необходимого числа одновременно активируемых мышечных групп и 3) степени совершенства произвольного управления ими.
Между показателями произвольной силы и выносливости мышц
(локальной выносливости) существует сложная связь. МПС и статическая выносливость одной и той же мышечной группы связаны прямой
зависимостью: чем больше МПС данной мышечной группы, тем длительнее можно удержать выбранное усилие (больше абсолютная локальная выносливость). Иная связь между произвольной силой и выносливостью обнаруживается в экспериментах, в которых разные испытуемые развивают одинаковые относительные мышечные усилия. Например, 60% от их МПС (при этом, чем сильнее испытуемый, тем большее
по абсолютной величине мышечное усилие он должен поддерживать). В
этих случаях среднее предельное время работы (относительная локальная выносливость) чаще всего одинаково у людей с разной МПС.
Показатели МПС и динамической выносливости не обнаруживают
прямой связи у спортсменов различных специализаций и неспортсменов. Например, как среди мужчин, так и среди женщин наиболее сильными мышцами ног обладают дискоболы, но у них самые низкие показатели динамической выносливости. Бегуны на средние и длинные дистанции по силе мышц ног не отличаются от неспортсменов, но у первых чрезвычайно большая динамическая локальная выносливость. В то
же время у них не выявлено повышенной динамической выносливости
мышц рук. Все это свидетельствует о высокой специфичности тренировочных эффектов: больше всего повышаются те функциональные свойства и у тех мышц, которые являются основными в тренировке спортсмена. Тренировка, направленная преимущественно на развитие мышечной силы, совершенствует механизмы, способствующие улучшению
59
этого качества, значительно меньше влияя на мышечную выносливость,
и наоборот.
Поскольку сила мышцы зависит от ее поперечника, увеличение его
сопровождается ростом силы данной мышцы. Увеличение мышечного
поперечника в результате физической тренировки называется рабочей
гипертрофией мышцы (от греч. «трофос» – питание). Мышечные волокна, являющиеся высокоспециализированными дифференцированными клетками, не способны к клеточному делению с образованием новых волокон. Во всяком случае, если деление мышечных клеток и имеет
место, то только в особых случаях и в очень небольшом количестве. Рабочая гипертрофия мышцы происходит почти или исключительно за
счет утолщения (увеличения объема) существующих мышечных волокон. При значительном утолщении мышечных волокон, возможно их
продольное механическое расщепление с образованием «дочерних» волокон с общим сухожилием. В процессе силовой тренировки число продольно расщепленных волокон увеличивается.
Можно выделить два крайних типа рабочей гипертрофии мышечных волокон − саркоплазматический и миофибриллярный. Саркоплазматическая рабочая гипертрофия − это утолщение мышечных волокон
за счет преимущественного увеличения объема саркоплазмы, т. е. несократительной их части. Гипертрофия этого типа происходит за счет повышения содержания несократительных (в частности, митохондриальных) белков и метаболических резервов мышечных волокон: гликогена,
без азотистых веществ, креатин фосфата, миоглобина и др. Значительное увеличение числа капилляров в результате тренировки также может
вызывать некоторое утолщение мышцы.
Наиболее предрасположены к саркоплазматической гипертрофии,
по-видимому, медленные и быстрые окислительные волокна (красные
волокна, имеющие в своем составе миоглобин). Рабочая гипертрофия
этого типа мало влияет на рост силы мышц, но зато значительно повышает способность к продолжительной работе, т. е. увеличивает их выносливость.
Миофибриллярная рабочая гипертрофия связана с увеличением
числа и объема миофибрилл, т. е. собственно сократительного аппарата
мышечных волокон. При этом возрастает плотность укладки миофибрилл в мышечном волокне. Такая рабочая гипертрофия мышечных волокон ведет к значительному росту МС мышцы. Существенно увеличивается и абсолютная сила мышцы, а при рабочей гипертрофии первого
типа она или совсем не изменяется, или даже несколько уменьшается.
По-видимому, наиболее предрасположены к миофибриллярной гипертрофии быстрые мышечные волокна (белые волокна).
В реальных ситуациях гипертрофия мышечных волокон представляет собой комбинацию двух названных типов, с преобладанием одного
60
из них. Преимущественное развитие того или иного типа рабочей гипертрофии определяется характером мышечной тренировки. Длительные динамические упражнения, развивающие выносливость, с относительно небольшой силовой нагрузкой на мышцы вызывают главным образом рабочую гипертрофию первого типа. Упражнения с большими
мышечными напряжениями (более 70% от МПС тренируемых групп
мышц), наоборот, способствуют развитию рабочей гипертрофии преимущественно второго типа.
В основе рабочей гипертрофии лежит интенсивный синтез и уменьшенный распад мышечных белков. Соответственно концентрация ДНК и
РНК в гипертрофированной мышце больше, чем в обычной. Креатин, содержание которого увеличивается в сокращающейся мышце, может стимулировать усиленный синтез актина и миозина и таким образом способствовать развитию рабочей гипертрофии мышечных волокон.
Очень важную роль в регуляции объема мышечной массы, в частности в развитии гипертрофии мышц, играют андрогены (мужские половые гормоны). У мужчин они вырабатываются половыми железами
(семенниками) и в коре надпочечников, а у женщин — только в коре
надпочечников. Соответственно у мужчин количество андрогенов в организме больше, чем у женщин. Роль андрогенов в увеличении мышечной массы проявляется в том, что они участвуют в регуляции белкового
обмена и таким образом способствуют формированию белковых структур, каковыми и являются мышечные волокна. В опытах на животных
установлено, что введение препаратов андрогенных гормонов (анаболиков) вызывает значительную интенсификацию синтеза мышечных белков, в результате чего увеличивается масса тренируемых мышц и как
результат − их сила. Вместе с тем развитие рабочей гипертрофии скелетных мышц может происходить и без участия андрогенных и других
гормонов (гормона роста, инсулина и тиреоидных гормонов).
Силовая тренировка, как и другие виды тренировки, по-видимому,
не изменяет соотношения в мышцах двух основных типов мышечных
волокон − быстрых и медленных. Вместе с тем она способна изменять
соотношение двух видов быстрых волокон, увеличивая процент быстрых
гликолитических (БГ) и соответственно уменьшая процент быстрых
окислительно-гликолитических (БОГ) волокон. При этом в результате
силовой тренировки степень гипертрофии быстрых мышечных волокон
значительно больше, чем медленных окислительных (МО) волокон, тогда как тренировка выносливости ведет к гипертрофии в первую очередь
медленных волокон. Эти различия показывают, что степень рабочей гипертрофии мышечного волокна зависит как от меры его использования в
процессе тренировок, так и от его способности к гипертрофии.
Силовая тренировка связана с относительно небольшим числом повторных максимальных или близких к ним мышечных сокращений, в
61
которых участвуют как быстрые, так и медленные мышечные волокна.
Однако и небольшого числа повторений достаточно для развития рабочей гипертрофии быстрых волокон, что указывает на их большую предрасположенность к развитию рабочей гипертрофии (по сравнению с
медленными волокнами). Высокий процент быстрых волокон в мышцах
служит важной предпосылкой для значительного роста мышечной силы
при направленной силовой тренировке. Поэтому люди с высоким процентом быстрых волокон в мышцах имеют более высокие потенциальные возможности для развития силы и мощности.
Тренировка выносливости связана с большим числом повторных
мышечных сокращений относительно небольшой силы, которые в основном обеспечиваются активностью медленных мышечных волокон.
Поэтому понятна более выраженная рабочая гипертрофия медленных
мышечных волокон при этом виде тренировки по сравнению с гипертрофией быстрых волокон, особенно быстрых гликолитических.
Максимальная мощность (иногда называемая «взрывной» мощностью) является результатом оптимального сочетания силы и скорости.
Мощность проявляется во многих спортивных упражнениях: в метаниях, прыжках, спринтерском беге, борьбе. Чем выше мощность развивает
спортсмен, тем большую скорость он может сообщить снаряду или собственному телу, так как финальная скорость снаряда (тела) определяется силой и скоростью приложенного воздействия.
Мощность может быть увеличена за счет увеличения силы или скорости сокращения мышц или обоих компонентов. Обычно наибольший
прирост мощности достигается за счет увеличения мышечной силы.
Мышечная сила, измеряемая в условиях динамического режима работы мышц (преодолевающего или уступающего сокращения), обозначается как динамическая сила. Она определяется по ускорению, сообщаемому массе при преодолевающем сокращении мышц или по замедлению (ускорению с обратным знаком) движения массы при уступающем сокращении мышц. При этом проявляемая мышечная сила зависит
от величины перемещаемой массы. В некоторых пределах с увеличением массы перемещаемого тела показатели силы растут. Дальнейшее
увеличение массы не сопровождается приростом динамической силы.
При измерении динамической силы испытуемый выполняет движение, которое требует сложной внемышечной и внутримышечной координации. Поэтому показатели динамической силы значительно различаются у разных людей и при повторных измерениях у одного и того
же человека, причем больше, чем показатели изометрической (статической) силы.
Динамическая сила, измеряемая при преодолевающем сокращении
мышц, меньше, чем статическая сила. Конечно, такое сравнение проводится при максимальных усилиях испытуемого в обоих случаях и при
62
одинаковом суставном угле. В режиме уступающих сокращений мышцы
способны проявлять динамическую силу, значительно превышающую
максимальную изометрическую. Чем больше скорость движения, тем
больше проявляемая динамическая сила при уступающем режиме сокращения мышц.
У одних и тех же испытуемых обнаруживается умеренная корреляция между показателями статической и динамической силы (коэффициенты корреляции в пределах 0,6−0,8). Увеличение динамической силы в
результате динамической тренировки может не вызывать повышения
статической силы. Изометрические упражнения или не увеличивают
динамической силы, или увеличивают значительно меньше, чем статическую. Все это указывает на чрезвычайную специфичность тренировочных эффектов: использование определенного вида упражнений (статического или динамического) вызывает наиболее значительное повышение результата именно в этом виде упражнений. Более того,
наибольший прирост мышечной силы обнаруживается при той же скорости движения, при которой происходит тренировка.
К одной из разновидностей мышечной силы относится так называемая взрывная сила, которая характеризует способность к быстрому
проявлению мышечной силы. Она в значительной мере определяет,
например, высоту прыжка вверх с прямыми ногами или прыжка в длину
с места, переместительную скорость на коротких отрезках бега с максимально возможной скоростью. В качестве показателей взрывной силы
используются градиенты силы, т. е. скорость ее нарастания, которая
определяется как отношение максимальной проявляемой силы к времени ее достижения или как время достижения какого-нибудь выбранного
уровня мышечной силы (абсолютный градиент), либо половины максимальной силы, либо какой-нибудь другой ее части (относительный градиент силы). Градиент силы выше у представителей скоростно-силовых
видов спорта (спринтеров), чем у неспортсменов или спортсменов, тренирующихся на выносливость. Особенно значительны различия в абсолютных градиентах силы.
Показатели взрывной силы мало зависят от максимальной произвольной изометрической силы. Так, изометрические упражнения, увеличивая статическую силу, незначительно изменяют взрывную силу,
определяемую по показателям градиента силы или по показателям прыгучести (прыжками вверх с прямыми ногами или прыжка с места в длину). Следовательно, физиологические механизмы, ответственные за
взрывную силу, отличаются от механизмов, определяющих статическую
силу. Среди координационных факторов важную роль в проявлении
взрывной силы играет характер импульсации мотонейронов активных
мышц — частота их импульсации в начале разряда и синхронизация
63
импульсации разных мотонейронов. Чем выше начальная частота импульсации мотонейронов, тем быстрее нарастает мышечная сила.
В проявлении взрывной силы очень большую роль играют скоростные сократительные свойства мышц, которые в значительной мере
зависят от их композиции, т. е. соотношения быстрых и медленных волокон. Быстрые волокна составляют основную массу мышечных волокон у высококвалифицированных представителей скоростно-силовых
видов спорта. В процессе тренировки эти волокна подвергаются более
значительной гипертрофии, чем медленные. Поэтому у спортсменов
скоростно-силовых видов спорта быстрые волокна составляют основную массу мышц (или иначе занимают на поперечном срезе значительно большую площадь) по сравнению с нетренированными людьми или
представителями других видов спорта, особенно тех, которые требуют
проявления преимущественно выносливости. Согласно второму закону
Ньютона, чем больше усилие (сила), приложенное к массе, тем больше
скорость, с которой движется данная масса. Таким образом, сила сокращения мышц влияет на скорость движения: чем больше сила, тем
быстрее движение под нагрузкой.
Физиологические механизмы развития силы
В развитии мышечной силы имеют значение: 1) внутримышечные
факторы, 2) особенности нервной регуляции и 3) психофизиологические
механизмы.
1. Внутримышечные факторы развития силы включают в себя биохимические, морфологические и функциональные особенности мышечных волокон.
• Физиологический поперечник, зависящий от числа мышечных волокон (он наибольший для мышц с перистым строением, например
большие грудные и дельтавидные мышцы);
• Состав (композиция) мышечных волокон, соотношение слабых и
более возбудимых медленных мышечных волокон (окислительных, малоутомляемых) и более мощных высоко пороговых быстрых мышечных
волокон (гликолитических, утомляемых);
• Миофибриллярная гипертрофия мышцы − т.е. увеличение мышечной массы, которая развивается при силовой тренировке в результате адаптационно-трофических влияний и характеризуется ростом толщины и более плотной упаковкой сократительных элементов мышечного волокна – миофибрилл.
2. Нервная регуляция обеспечивает развитие силы за счет совершенствования деятельности отдельных мышечных волокон, двигательных единиц (ДЕ) целой мышцы и межмышечной координации. Она
включает в себя следующие факторы:
64
• увеличение частоты нервных импульсов, поступающих в скелетные мышцы от мотонейронов спинного мозга и обеспечивающих
переход от слабых одиночных сокращений их волокон к мощным тетаническим;
• активация многих ДЕ – при увеличении числа вовлеченных в двигательный акт ДЕ повышается сила сокращения мышцы;
• синхронизация активности ДЕ – одновременное сокращение возможно большего числа активных ДЕ резко увеличивает силу тяги мышцы;
• межмышечная координация – сила мышцы зависит от деятельности других мышечных групп: сила мышцы растет при одновременном
расслаблении ее антагониста, она уменьшается при одновременном сокращении других мышц и увеличивается при фиксации туловища или
отдельных суставов мышцами-антагонистами. Например, при подъеме
штанги возникает явление натуживания (выдох при закрытой голосовой
щели), приводящее к фиксации мышцами туловища спортсмена и создающие прочную основу для преодоления поднимаемого веса.
3. Психофизиологические механизмы увеличения мышечной силы
связаны с изменениями функционального состояния (бодрости, сонливости, утомления), влияниями мотиваций и эмоций, усиливающих симпатические и гормональные воздействия со стороны гипофиза, надпочечников и половых желез, биоритмов.
Важную роль в развитии силы играют мужские половые гормоны
(андрогены), которые обеспечивают рост синтеза сократительных белков в скелетных мышцах. Их у мужчин в 10 раз больше, чем у женщин.
Этим объясняется больший тренировочный эффект развития силы у
спортсменов по сравнению со спортсменками, даже при абсолютно
одинаковых тренировочных нагрузках.
Открытие «эффекта андрогенов привело к попыткам ряда тренеров
и спортсменов использовать для развития силы аналоги половых гормонов анаболические стероиды. Однако вскоре обнаружились пагубные
последствия их приема. В результате действия анаболиков у спортсменов мужчин подавляется функция собственных половых желез (вплоть
до полной импотенции и бесплодия), а у женщин-спортсменок происходит изменение вторичных половых признаков по мужскому типу (огрубение голоса, изменение характера оволосения) и нарушается специфический биологический цикл женского организма (возникают отклонения
в длительности и регулярности месячного цикла, вплоть до полного его
прекращения и подавления детородной функции). Особенно тяжелые
последствия наблюдаются у спортсменов-подростков. В результате подобные препараты были отнесены к числу запрещенных допингов.
У каждого человека имеются определенные резервы мышечной силы, которые могут быть включены лишь при экстремальных ситуациях
(чрезвычайная опасность для жизни, чрезмерное психоэмоциональное
напряжение и т.п.).
65
У систематически тренирующихся спортсменов наряду с экономизацией функций происходит относительное увеличение общих и специальных физиологических резервов. При этом первые реализуются через
общие для различных упражнений проявления физических качеств, а
вторые – в виде специальных для каждого вида спорта навыков и особенностей силы, быстроты и выносливости
Основные методики воспитания силовых способностей базируются на упражнениях с повышенным сопротивлением:
1) упражнения с внешним сопротивлением, в качестве которого
используют: вес предметов, противодействие партнера, сопротивление
упругих предметов, сопротивление внешней среды;
2) упражнения, где в качестве отягощения используется собственный вес;
3) упражнения с сопротивлением мышц антагонистов.
Кроме этого, упражнения разделяют по степени избирательности
воздействия (общие и локальные) по режиму функционирования мышц
(статические и динамические) а так же преодолевающие или уступающие.
Для воспитания силовых способностей важно правильно выбрать
величину сопротивления и оптимальный темп выполнения упражнений
Основные методические направления:
1) преодоление непредельных отягощений с предельным числом
повторений (меньшее количество повторений при увеличении веса дает
больший прирост силы);
2) предельное внешнее сопротивление (дает наибольший прирост
силы);
3) преодоление сопротивлений с предельной скоростью.
4.2. Воспитание быстроты (скоростных способностей)
Под быстротой понимают комплекс функциональных свойств человека, определяющих скоростные характеристики движений и время
двигательной реакции.
При оценке проявления быстроты различают:
1) латентное время двигательной реакции (скорость передачи
нервных импульсов в ЦНС);
2) скорость одиночного движения при малом сопротивлении;
3) частоту движений (определяется скоростью перехода нервных
центров из состояния возбуждения в состояние торможения, и наоборот).
Эти проявления быстроты относительно независимы друг от друга. Есть основания считать, что данные показатели выражают различные скоростные способности.
66
В зависимости от того что скоростные возможности определяются
разными механизмами, различны и методы развития скоростных способностей.
Повышение скорости двигательной реакции – задача весьма сложная и достигается только путем повторных реакций на сигналы.
Повышение частоты движений достигается при выполнении
упражнений с максимально возможной частотой в облегченных условиях.
В качестве средств воспитания быстроты используются упражнения, которые можно выполнить с максимальной скоростью. Они должны удовлетворять по меньшей мере трем условиям:
1) техника исполнения должна позволять выполнять их с максимальной быстротой;
2) упражнения должны быть хорошо освоены занимающимся, так,
чтобы во время выполнения волевые усилия были направлены только на
скорость выполнения;
3) время выполнения таких упражнений не должно превышать
10–15 с.
Одно из важных условий выполнения упражнений для развития
быстроты − выполнение упражнений при практически полном восстановлении после каждого повторения.
При проявлении максимальной скорости обычно человеку приходится преодолевать значительные сопротивления. В этих условиях величина достигнутой скорости существенно зависит от силовых способностей.
Повышение максимальной силы приводит к повышению быстроты
при большом сопротивлении. Повышение только быстроты приводит к
приросту этого качества при малых сопротивлениях. Параллельное развитие силы и быстроты позволяют добиться повышения скоростных качеств во всем диапазоне сопротивлений.
4.3. Выносливость, ее виды и воспитание
Выносливостью называют способность противостоять утомлению
в какой-либо деятельности.
В зависимости от специфики видов деятельности различают несколько типов утомления; умственное, сенсорное, эмоциональное,
физическое.
Одним из критериев оценки выносливости является время, в течение которого человек способен поддерживать заданную интенсивность
деятельности.
67
Двигательная деятельность человека многообразна, и различными
могут быть как характер, так и механизм утомления. Выносливость по
отношению к определенной деятельности называется специальной (выносливость марафонца, боксера, гимнаста). Видов специальной выносливости может быть много. Однако физическое утомление можно классифицировать на основе некоторых признаков.
В зависимости от объема работающих мышечных групп различают
относительно местное и общее утомление. Локальная работа не связана
со значительной активацией сердечно-сосудистой и дыхательной систем
и причины усталости при подобной работе кроются в утомлении нервномышечного аппарата, обеспечивающего выполнение движений. При вовлечении в работу более 2/3 мышц тела расход энергии очень велик, и
это предъявляет весьма высокие требования к системам энергетического
метаболизма и в частности к системам дыхания и кровообращения.
Возможность противостоять утомлению связана не только с уровнем развития конкретного человека, но и с интенсивностью выполнения
работы. Чем выше интенсивность, тем меньше время выполнения работы. Чем ниже интенсивность выполнения работы, тем меньше ее результат зависит от совершенства двигательного навыка и тем больше
значение аэробных возможностей человека. При низкой мощности работы проявление выносливости в различных видах имеет общий характер, и такая выносливость называется общей. Таким образом, физиологической основой общей выносливости являются аэробные возможности человека.
Для развития выносливости применяются разнообразные методы
тренировки, которые разделяются на непрерывные и интервальные методы тренировки. Каждый из методов имеет свои особенности и используется для совершенствования тех или иных компонентов выносливости в зависимости от параметров применяемых упражнений. Варьируя видом упражнений, их продолжительностью и интенсивностью,
количеством повторений упражнения, а также продолжительностью и
характером отдыха, можно менять физиологическую направленность
выполняемой работы.
Равномерный непрепрерывный метод заключается в однократном
равномерном выполнении упражнений малой и умеренной мощности
продолжительностью от 15−30 мин. и до 1−3 ч. Этим методом развивают
аэробные способности. Переменный непрерывный метод отличается периодическим изменением интенсивности непрерывно выполняемой работы. Организм при этом работает в смешанном аэробно-анаэробном
режиме. Переменный непрерывный метод предназначен для развития как
специальной, так и общей выносливости. Он позволяет развивать аэробные возможности, способности организма переносить гипоксические состояния, периодически возникающие в ходе выполнения ускорений и
68
устраняемые при последующем снижении интенсивности упражнения,
приучает занимающихся «терпеть», воспитывая волевые качества.
Интервальный метод тренировки заключается в дозированном повторном выполнении упражнений относительно небольшой продолжительности (до 2 мин.) через строго определенные интервалы отдыха.
Этот метод обычно используют для развития специфической выносливости к какой-либо определенной работе. Этим методом можно развивать как анаэробные, так и аэробные компоненты выносливости. Начиная работу по развитию выносливости, необходимо придерживаться
определенной последовательности построения тренировок. На начальном этапе необходимо сосредоточиться на развитии аэробных возможностей, совершенствовании функций сердечно-сосудистой и дыхательной системы, укреплении опорно-двигательного аппарата, т.е. развитии
общей выносливости. На втором этапе необходимо увеличить объем
нагрузок в смешанном аэробно-анаэробном режиме. На третьем этапе
необходимо увеличить объем нагрузок за счет применения более интенсивных упражнений, выполняемой методами интервальной и повторной
работы в смешанном аэробно-анаэробном и анаэробном режимах.
Для развития общей выносливости наиболее простым и доступным является бег трусцой. При начале беговых тренировок следует
помнить и соблюдать следующие правила.
1. Перед тренировкой тщательно разомнитесь.
2. Нагрузка должна нарастать постепенно.
3. Бегать следует не реже трех раз в неделю и не меньше 20 мин.
4. Не следует увеличивать скорость бега под влиянием внешних
факторов.
5. Постоянно следует укреплять мышцы свода ступней, чтобы избежать развития плоскостопия;
6. Наибольший тренировочный эффект достигается тогда, когда
время бега приближается к 1 ч.
7. Следует следить за частотой пульса (ЧСС). Она не должна быть
больше, чем 180 уд./мин минус ваш возраст (данная формула применяется для возрастных занимающихся, старше 35–40 лет).
Особенности воспитания специальной выносливости.
Утомление при работе максимальной интенсивности биологически
объясняется быстротой исчерпания анаэробных ресурсов, а также торможением нервных центров, которое развивается в результате их большой активности. Соответственно при развитии скоростной выносливости решают две задачи:
1) повысить анаэробные возможности (креатинфосфатного и гликолитического механизмов),
2) увеличить способность регуляторных механизмов в специфических условиях максимальной мощности.
69
При работе субмаксимальной мощности причиной ограничения
работоспособности являются изменения внутренней среды организма
(кислородный долг, накопление молочной кислоты). При воспитании
выносливости к подобным нагрузкам решаются задачи:
1) повышение анаэробных возможностей (главным образом гликолитического компонента);
2) улучшение аэробных возможностей (совершенствование сердечно-сосудистой и дыхательной систем);
3) повышение физиологических и психологических границ устойчивости к сдвигам внутренней среды.
При работе большой мощности основной причиной, ограничивающей выполнение работы, является уровень развития аэробных возможностей, и соответственно главной задачей будет развитие сердечнососудистой и дыхательной систем.
При работе умеренной интенсивности фактором, ограничивающим
работу, является наличие энергетических ресурсов, и воспитание выносливости к подобной работе связано с увеличением запасов энергетических субстратов.
Воспитание любого из вышеназванных видов выносливости базируется на многократном выполнении упражнений с той интенсивностью
и продолжительностью, которые требуются. В результате этих упражнений на первом этапе закрепляются функциональные перестройки в
работе систем, лимитирующих выполнение работы, а затем формируются и морфологические изменения в строении органов, которые повышают их возможности.
4.4. Гибкость
Под гибкостью понимают способность человека выполнять
упражнения с большой амплитудой. В практике часто определяют гибкость способностью человека достичь определенного положения
(например, выполнить продольный или поперечный шпагат, способность встать из стойки на гимнастический или борцовский мост, коснуться лбом коленей при выпрямленных ногах).
Для развития гибкости используются упражнения, при выполнении
которых возможны движения со значительной амплитудой в соответствующих суставах. Особенность занятий по развитию и поддержанию
оптимального состояния гибкости состоит в том, что упражнения выполняют сериями, при достаточном количестве повторений, до 30–40 раз.
Развивать и поддерживать гибкость необходимо постоянно. Объем
таких упражнений должен быть индивидуальным.
70
Термин «гибкость» более приемлем, если иметь в виду суммарную
подвижность в суставах всего тела. А применительно к отдельным суставам правильнее говорить «подвижность», а не гибкость. Хорошая
гибкость обеспечивает свободу, быстроту и экономичность движений,
недостаточная гибкость затрудняет координацию движений, так как
ограничивает перемещение отдельных звеньев тела.
По форме проявления различают гибкость активную и пассивную.
При активной гибкости движения с большой амплитудой выполняются
за счет собственной активности соответствующих мышц. Под пассивной гибкостью понимают способность выполнять те же движения под
воздействием внешних растягивающих сил (усилий партнера, отягощений, специальных приспособлений и др.). На занятиях необходимо
применять оба способа в равной мере.
По способу проявлений гибкость подразделяют на динамическую
и статическую. Динамическая гибкость проявляется в движениях
(прыжки, махи, движения рук, наклоны и т.д.), а статическая − в позах
(равновесия, пируэты).
Проявление гибкости зависит от ряда факторов. Главный фактор,
обуславливающий подвижность суставов − анатомический. Ограничителями движений являются кости. Форма костей во многом определяет
направление и амплитуду движений в суставе (сгибание, разгибание,
отведение, приведение, супинация, пронация и вращение, см. табл. 1).
Гибкость обусловлена центральной нервной регуляцией тонуса
мышц, а также напряжением мышц-антагонистов. Это значит, что проявление гибкости зависит от способности произвольно расслаблять растягиваемые мышцы и напрягать мышцы, которые осуществляют движения, то есть от степени совершенствования координации мышечного
напряжения. Человек неодинаково гибок во всех суставах. Где-то уровень гибкости выше, где-то ниже. Различается уровень развития гибкости в различных направлениях в одном суставе. Если вы легко садитесь
на продольный шпагат, это совершенно не означает, что вы также легко
сядете на поперечный.
Также на гибкость оказывает влияние эластичность сухожилий и
связок, окружающих сустав. Сухожилия и связки мало растяжимы и обладают значительной прочностью. Некоторое влияние на гибкость может оказывать эластичность кожи.
Фактором, влияющим на подвижность суставов, является также
общее функциональное состояние организма в данный момент. Под
влиянием утомления активная гибкость уменьшается (за счет снижения
способности мышц к полному расслаблению после предшествующего
сокращения), а пассивная увеличивается (за счет снижения мышечного
тонуса мышц антагонистов).
71
К факторам, влияющим на гибкость, следует отнести и температуру тела – при более высокой температуре уровень гибкости повышается.
Именно этим обоснована необходимость тщательно выполнять разминку перед выполнением упражнений на растягивание.
Замечено, что большое значение имеет возраст и пол. Молодые
люди более гибки, нежели пожилые, а женщины более гибки, чем мужчины. Это связано со степенью развития мышц и связочного аппарата.
Меньший объем мышечной массы позволяет быстрее добиться увеличения ее длины. При растяжении мышечное волокно вытягивается на полную длину, соединительная ткань напрягается и удерживает это положение. Но в растянутом состоянии находятся не все волокна. Соответственно, чем больше в мышце растянутых волокон, тем больше ее длина.
Информацию о положении органа, движении, изменении напряженности мы получаем при помощи проприорецетпоров − нервных
окончаний, находящихся в мышцах, сухожилиях, суставах (см. гл. 2).
Рецепторы растяжения, находящиеся в мышце (мышечные веретена), чувствительны к изменению длины мышцы. При растягивании
мышцы мышечные веретена передают информацию в спинной мозг.
Это вызывает ответную реакцию − остановить дальнейшее растяжение
путем напряжения растягиваемой мышцы. Чем более резким было растягивание, тем более сильно напрягаются мышечные волокна. Это защитная реакция организма, защищающая мышцы от травмы.
Во время растягивания, при напряжении мышечных волокон
напрягается сухожилие. В нем расположены сухожильные органы
Гольджи, передающие информацию о напряжении сухожилия. Когда
напряжение сухожилия превышает некоторый порог, происходит удлиняющая реакция. Во избежание травмы связок нервная система запрещает напряжение мышц, они расслабляются. Этим обосновывается тот
факт, что при выполнении упражнений на растягивания, подержав себя ,
казалось бы, в конечном положении несколько секунд, мы можем растянуться еще немного.
При каждом растягивании рецепторы растяжения привыкает к
новой длине и уменьшает ответную реакцию. Поэтому при регулярных
занятиях наша гибкость постепенно увеличивается.
Оптимальный эффект для развития динамической гибкости дают
упражнения динамической и статической растяжки. Активная гибкость
развивается при активном и статическом растягивании. А для развития
пассивной гибкости наиболее эффективными считаются изометрические растягивания и различные техники его выполнения. Существует
несколько видов растягивания.
Баллистическое растягивание предполагает использование энергии перемещающегося органа для вынуждения мышцы растягиваться
72
(резкие, пружинящие, маховые движения). Этот вид растяжки наиболее
опасен, и чреват травмами.
Динамическое растягивание − это медленное управляемое перемещение частей тела в максимально возможно положение.
Активное растягивание представляет собой принятие необходимого положения и удержание его при помощи работающих мышц. Этот
вид предполагает не только развитие гибкости, но и мышечной силы.
Как правило, такое положение удерживается не более 10–15 с.
Пассивное растягивание − это принятие необходимого растянутого положения и удержание его при помощи рук, партнера или оборудования.
Статическое растягивание происходит тогда, когда вы, приняв необходимое положение, расслабляетесь, а партнер медленно, плавно
«дожимает» вас в более растянутое положение.
Изометрическое растягивание − это тип статического растягивания, при котором вы добавляете сопротивление групп растянутых
мышц, изометрически их напрягая. Например, вы упираетесь ногой в
стену, пытаясь сдвинуть ее, зная, что этого не произойдет. Никакого
движения не происходит, но мышца напрягается. Его можно выполнять
при помощи партнера, оборудования, собственных рук, использовать
стену, пол, опоры.
Этот тип упражнений не рекомендуется использовать детям и пожилым людям. У первых кости еще недостаточно окрепли, а у вторых
могут быть очень хрупки, ведь нагрузка на кости при таком растягивании очень высока.
Существует несколько техник изометрического растягивания:
Принять положение, как для пассивного растягивания, 7–15 с изометрического усилия, 20 с – отдых и расслабление.
Принять положение, 7–15 с – изометрическое усилие, 2–3 с – смягчение, при помощи партнера, рук или оборудования плавное доведение в
более растянутое положение в течение 10–15 с – затем отдых 20 с.
Принять положение, 7–15 с – изометрическое напряжение растягиваемых мышц, 7–15 с – изометрическое напряжение мышцантагонистов.
Рекомендуется делать от 1 до 5 повторов на каждую группу мышц.
Существует ряд рекомендаций, которыми не следует пренебрегать
при тренировке гибкости. Они в значительной степени повышают эффективность и снижают возможность травм.
Перед началом выполнения упражнений на гибкость необходима
разминка для разогревания организма и улучшения кровоснабжения
мышц. Растяжка обычно входит в разминочную и заключительную части занятий, но она обязательно проводится после разогревающих
упражнений.
73
Начинать растягивание рекомендуется пассивной и статической
растяжкой, после чего переходить к динамической, активной или изометрической, а заканчивать в обратной последовательности.
Обычно упражнения на растягивание включаются в заключительную часть аэробной тренировки. По продолжительности она составляет
10–20 мин. и помимо улучшения гибкости уменьшает напряжение в
мышцах и избавляет от скопления молочной кислоты, а, следовательно,
уменьшает болевые ощущения после нагрузки.
Если вы занимаетесь силовыми упражнениями, вам также необходимо растягиваться, так как это снижает болезненность от скопления молочной кислоты в мышцах. При выполнении силовых упражнений или
длительных нагрузках в мышечных волокнах происходят микроскопические травмы, в течение 1−2 дней ткань заживает и наращивается. Следовательно, без растяжки она будет заживать в укороченном виде.
При построении своего занятия на развитие гибкости следует продумать порядок выполнения упражнений. Так как в выполнении основного упражнения, как правило, участвует не одна группа мышц, а несколько, то нужно предварительно постараться растянуть все их по отдельности. Мышцы, принимающие меньшее участие в выполнении основного упражнения, из-за своей неподготовленности будут мешать основным. Это также может привести к травме.
Длительность выполнения упражнений на растяжку, как правило,
колеблется от 10 с до 1 мин. (чаще около 20 с).
4.5. Ловкость
Одним из наиболее сложных физических качеств является ловкость. Под этим качеством понимают умение человека ориентироваться в быстроизменяющейся обстановке с выполнением сложно координированных движений. Проявление ловкости определяется наличием у человека большого объема двигательных действий (двигательных программ) в памяти. Поэтому для развития ловкости необходимо
выполнять самые разнообразные движения. Типичными примерами
проявления ловкости могут служить действия гимнастов или действия
спортсменов в единоборствах и спортивных играх. Отработка сравнительно простых движений и закрепление их в памяти способствуют
освоению и автоматизированному проявлению более сложных движений. Автоматизация таких движений особенно необходима при быстрых движениях в ответ на изменение внешних условий, поскольку в
этом случае не требуется время на работу ЦНС по выработке программы ответного действия. Хорошими средствами развития ловкости
74
являются гимнастические упражнения на снарядах и без них, спортивные игры, единоборства.
75
ГЛАВА 5. УМСТВЕННАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
И ФИЗИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
Р
азличные исследования свидетельствуют, что до 82–85%
дневного времени большинство обучающихся находится в
статическом положении (сидя). Даже у школьников произвольная двигательная деятельность (ходьба, игры) занимает только 16–19% времени
суток, из них на организованные формы физического воспитания приходится лишь 1–3%. Общая двигательная активность детей с поступлением в школу падает почти на 50%, снижаясь от младших классов к
старшим. Установлено, что двигательная активность в 9–10-м классе
меньше, чем в 6–7-м классе, девочки делают в сутки меньше шагов, чем
мальчики; двигательная активность в воскресные дни больше, чем в
учебные. Отмечено изменение величины двигательной активности в
разных учебных семестрах. Двигательная активность студентов особенно мала зимой. Весной и осенью она возрастает. Студентам не только
приходится ограничивать свою естественную двигательную активность,
но и длительное время поддерживать неудобную для них статическую
позу, сидя за партой или учебным столом.
Серьезным испытанием организма является информационная перегрузка студентов, возникающая при изучении многочисленных учебных дисциплин, научный уровень и информационный объем которых
все время возрастает. Критическим и сложным фактором перенапряжения студентов является экзаменационный период − один из вариантов
стрессовой ситуации, протекающей в большинстве случаев в условиях
дефицита времени и характеризующейся повышенной ответственностью с элементами неопределенности.
В одном из докладов комитета экспертов Всемирной организации
здравоохранения указывается, что увеличение числа заболеваний сердечнососудистой системы и других функциональных нарушений среди
студентов является следствием все увеличивающейся интенсификации
умственного труда и нервно-эмоциональных перегрузок. Малоподвижное положение за партой или рабочим столом отражается на функционировании многих систем организма студента, особенно сердечнососудистой и дыхательной. При длительном сидении дыхание становится менее глубоким, обмен веществ понижается, происходит застой крови в нижних конечностях, что ведет к снижению работоспособности
76
всего организма и особенно мозга. Также снижается внимание, ослабляется память, нарушается координация движений, увеличивается время
мыслительных операций.
При систематических занятиях физической культурой и спортом
происходит непрерывное совершенствование органов и систем организма человека. В этом главным образом и заключается положительное
влияние физической культуры на укрепление здоровья.
Средние показатели роста и развития, а также некоторые функциональные показатели у юных физкультурников значительно выше, чем
у их сверстников, не занимающихся спортом. Длина тела юношей 16–17
лет больше на 5,7–6 см, масса тела на 8–8,5 кг, а окружность грудной
клетки на 2,5–5 см, жизненная емкость легких на 0,5–1,4 л.
Под влиянием мышечной деятельности происходит гармоничное
развитие всех отделов центральной нервной системы. В высший отдел
нервной системы во время физической активности поступают сигналы
от органов чувств и от скелетных мышц. Кора головного мозга перерабатывает огромный поток информации и совершенствуется точная регуляция деятельности организма.
Особенно остро интенсивная умственная работа отражается на состоянии ЦНС и на протекании психических процессов. Большая нагрузка на ЦНС и на ее высший отдел − кору головного мозга – проявляется
преимущественно в таких психических процессах, как память, внимание, восприятие, мышление, эмоции. В головном мозге процессы обмена веществ протекают с наибольшей интенсивностью. При том, что головной мозг составляет 2−2,5% от общей массы тела, головной мозг потребляет 15−20% кислорода, поступающего в организм. Средняя скорость мозгового кровотока составляет 0,5 млг-1∙мин-1, т. е. примерно
750 мл/мин (для мозга взрослого человека, имеющего массу около
1500 г). Это составляет ≈13% общего сердечного выброса. Скорость
кровотока в сером веществе, богатом нейронами, значительно выше,
чем в белом, где преимущественно расположены отростки нейронов
(0,8−1,1∙млг-1∙мин-1 и 0,15–0,25∙млг-1∙мин-1 соответственно).
При чрезвычайно интенсивном возбуждении нейронов головного
мозга (например, при генерализованных судорогах) мозговой кровоток
может возрастать на 50%. Возможно также увеличение кровотока в отдельных областях головного мозга при усилении их активности, однако
общий мозговой кровоток при этом изменяется незначительно.
Для нормального проявления своих функций мозг должен иметь
высокий уровень стабильности кровообращения. Для обеспечения этого
условия регуляция мозгового кровообращения осуществляется независимо от системной регуляции.
Величина просвета кровеносных сосудов зависит в основном от
метаболических факторов, в частности от парциального давления СО2 в
77
капиллярах и тканях, концентрации ионов Н+ в околососудистом пространстве и парциального давления О2. Увеличение напряжения СО2
сопровождается выраженным расширением сосудов; так, при возрастании РСО2 вдвое кровоток также примерно удваивается. Действие СО2
опосредовано ионами Н+, выделяющимися при диссоциации угольной
кислоты, которая образуется в результате взаимодействия углекислого
газа и воды с образованием угольной кислоты (Н2СО3) и последующей
ее диссоциацией (Н+ и НСО3-). Другие вещества, при накоплении которых увеличивается концентрация ионов Н+ (молочная кислота и прочие
продукты обмена), также усиливают мозговой кровоток. Неврологические проявления гипервентиляционного синдрома (головокружение,
помутнение сознания, судороги и т.п.) обусловлены, напротив, снижением мозгового кровотока в результате гипокапнии (низкое парциальное давление углекислого газа в крови). При уменьшении напряжения
О2 сосуды расширяются, а при повышении несколько суживаются, хотя
в целом изменения напряжения О2 оказывают меньшее влияние на кровоток, чем сдвиги напряжения СО2.
В сосудах мозга хорошо выражена миогенная ауторегуляция, поэтому при изменениях гидростатического давления в связи с переменой
положения тела мозговой кровоток остается постоянным. Таким образом, кровоснабжение головного мозга регулируется преимущественно
местными миогенными и метаболическими механизмами. Влияние вегетативных нервов на мозговые сосуды имеет второстепенное и пока
еще не выясненное до конца значение.
Многие факторы, сопутствующие умственной деятельности студентов, снижают эффективность кровообращения в головном мозге,
ухудшают его кровоснабжение. К ним относятся: длительное пребывание
в положении сидя за столом, нервно-психическое напряжение, отрицательные эмоции, напряженная работа в условиях дефицита времени.
Длительная напряженная умственная работа снижает также возможности организма к ее качественному продолжению, наступает
утомление как нормальная реакция организма. Утомление может вызвать состояние усталости, которое появляется перед наступлением
утомления и является субъективным чувством человека. Так, например,
усталость нарастает при непонимании значения выполняемой работы,
неудовлетворенности ее результатами, и наоборот, усиление интереса,
успешное завершение работы снижает чувство усталости. Утомление не
всегда обнаруживается в одновременном ослаблении всех сторон деятельности. Снижение работоспособности в одном виде учебного труда
может сопровождаться сохранением его эффективности в другом виде.
Так, например, устав производить вычислительные операции, можно
успешно заниматься чтением. Такое утомление свойственно определен78
ным видам умственного труда и является обратимым процессом. Утомление снимается своевременным эффективным отдыхом, особенно связанным с двигательной активностью.
Но может быть и такое состояние общего утомления, при котором,
например, ни занятия математикой, ни чтение литературы, ни даже простой разговор оказываются не по силам, только безудержно хочется
спать. В таких условиях повышение умственной работоспособности за
счет функционального перенапряжения весьма опасно для организма и,
как правило, вызывает длительные неблагоприятные последствия.
При систематическом перенапряжении нервной системы возникает переутомление, для которого характерны чувство усталости до начала работы, отсутствие интереса к ней, апатия, повышенная раздражительность, снижение аппетита, возможны головокружение и головная
боль. Объективными признаками переутомления являются: снижение
веса тела, диспепсические расстройства, повышение сухожильных рефлексов, лабильность частоты сердцебиения и артериального давления,
потливость, выраженный дермографизм (реакции покраснения или побледнения кожных покровов), снижение сопротивляемости организма
инфекциям, заболеваниям. Таким образом, умственная деятельность,
связанная с психическими напряжениями, предъявляет высокие требования к организму и при определенных неблагоприятных условиях может быть причиной серьезных заболеваний.
Влияние периодичности ритмических процессов в организме
на работоспособность студентов
Исследованиями установлено, что естественная суточная динамика работоспособности человека во многом определяется периодичностью физиологических процессов под влиянием экзогенных (связанных
с изменениями внешней среды) и эндогенных факторов (ритм и ЧСС,
ритм дыхания, изменения кровяного давления и т.п.). Колебания работоспособности в течение суток соответствуют биологическим ритмам
организма. Высокая работоспособность в любом виде деятельности
обеспечивается только в том случае, если жизненный (рабочий) ритм
правильно согласуется со свойственными организму биологическими
ритмами его психофизиологических функций.
Есть студенты с устойчивой стереотипностью и последовательностью изменения работоспособности (ритмики), их большинство, и студенты с неустойчивой их последовательностью (аритмики). В зависимости от времени работоспособности ритмики подразделяются на утренние («жаворонки») и вечерние («совы») типы.
Студенты-«жаворонки» встают рано, с утра бодры и жизнерадостны. Они наиболее работоспособны с 9 до 14 ч. К вечеру у них накапливается усталость и работоспособность снижается. Это наиболее адапти79
рованные к существующему режиму обучения студенты. Практически
их биологический ритм совпадает с социальным ритмом дневного вуза.
Студенты-«совы» наиболее работоспособны с 18 до 24 ч, Они
поздно ложатся спать, чаще всего не высыпаются, нередко опаздывают
на занятия; в первую половину дня заторможены. Они находятся в
наименее благоприятных условиях, обучаясь на дневном отделении вуза. Период спада работоспособности у обоих типов студентов целесообразно использовать для отдыха.
Аритмики занимают промежуточное положение между рассмотренными двумя группами, но они стоят ближе к лицам утреннего типа.
Общие закономерности изменения работоспособности
студентов в процессе обучения
Под влиянием учебно-трудовой деятельности работоспособность
студентов претерпевает изменения, которые отчетливо наблюдаются в
течение дня, недели, полугодия (семестра), учебного года.
Учебный день студенты, как правило, не начинают сразу с высокой продуктивностью учебного труда. После звонка они не могут сразу
сосредоточиться и активно включиться в занятия. Проходит 10–20, а
иногда и более 30 мин., прежде чем работоспособность достигает оптимального уровня. Этот период врабатывания характеризуется постепенным повышением работоспособности с определенными колебаниями.
Период оптимальной (устойчивой) работоспособности имеет продолжительность 1,5–3 ч, в процессе чего функциональное состояние
студентов характеризуется изменениями функций организма, адекватных той учебной деятельности, которая выполняется.
Третий период − период полной компенсации, характеризуется
появлением начальных признаков утомления, которые компенсируются
волевым усилием и положительной мотивацией.
В четвертом периоде наступает неустойчивая компенсация, нарастает утомление, наблюдаются колебания волевого усилия, а также колебания продуктивности учебной деятельности.
В пятом периоде начинается прогрессивное снижение работоспособности, которое перед окончанием работы может смениться кратковременным ее повышением за счет мобилизации резервов организма
(конечный порыв).
При дальнейшем продолжении работы, в шестом периоде, происходит резкое уменьшение ее продуктивности в результате снижения работоспособности и угасания рабочей доминанты (доминанта (лат.) –
временно господствующий очаг возбуждения в ЦНС, обладающий повышенной возбудимостью и способный оказывать тормозящее влияние
на деятельность других нервных центров).
80
Учебный день студентов кроме аудиторных занятий включает самоподготовку. Наличие второго подъема работоспособности при самоподготовке объясняется не только суточным ритмом, а главным образом
наличием периода отдыха во время спада. Отсутствие такого отдыха не
позволит проявиться второму пику работоспособности.
Вариативность изменения отдельных сторон работоспособности
обусловлена и тем, что учебная деятельность студентов характеризуется
постоянным переключением различных видов умственной деятельности
(лекции, семинары, лабораторные занятия и др.).
Учебная неделя. Динамика умственной работоспособности в недельном учебном цикле характеризуется наличием периода врабатывания в начале (понедельник, вторник), устойчивой работоспособности в
середине (среда-четверг) и снижением в последние дни недели. В некоторых случаях в субботу отмечается ее подъем, что связывают с явлением «конечного порыва».
Типичная кривая работоспособности может изменяться при наличии фактора нервно-эмоционального напряжения, сопровождающего
работу в различные дни недели. Такими факторами могут быть выполнение контрольной работы, участие в коллоквиуме, подготовка и сдача
зачета и т.п.
Учебный семестр и учебный год. В начале учебного года в течение
3–3,5 недель наблюдается период врабатывания, сопровождаемый постепенным повышением уровня работоспособности. Затем на протяжении 2–2,5 месяцев (середина семестра) наступает период устойчивой
работоспособности. В конце семестра, когда студенты готовятся и сдают зачеты, работоспособность начинает снижаться. В период экзаменов
снижение кривой работоспособности усиливается. В период зимних каникул работоспособность восстанавливается к исходному уровню, а если отдых сопровождается активным использованием средств физической культуры и спорта, наблюдается явление повышенной работоспособности.
Начало второго полугодия также сопровождается периодом врабатывания, продолжительность которого сокращается по сравнению с первым полугодием до 1,5–2 недель. Дальнейшие изменения работоспособности со второй половины февраля до начала апреля характеризуются
устойчивым уровнем. Причем этот уровень может быть выше, чем в первом полугодии. В апреле наблюдаются признаки снижения работоспособности, обусловленные возникающим утомлением. В зачетную сессию и в
период экзаменов снижение работоспособности выражено резче, чем в
первом полугодии. Процесс восстановления отличается более медленным
развитием, вследствие значительной глубины утомления.
81
Использование физических упражнений
как средства активного отдыха
Различают отдых пассивный и активный, связанный с двигательной деятельностью. Физиологическое обследование активного отдыха
связано с именем И.М. Сеченова, впервые показавшего, что смена работы одних мышц работой других лучше способствует восстановлению
сил, чем полное бездействие.
Этот принцип стал основой организации отдыха и в сфере умственной деятельности, где подобранные соответствующим образом
физические нагрузки до начала умственного труда, в процессе и по его
окончании оказывают высокий эффект в сохранении и повышении умственной работоспособности. Не менее эффективны ежедневные самостоятельные занятия физическими упражнениями в общем режиме жизни. В процессе их выполнения кора больших полушарий мозга активизируется, что оказывает благоприятное влияние на состояние мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем, активизирует сенсомоторную зону коры, поднимает тонус всего организма. Как указывалось выше, одним из факторов, обеспечивающих регуляцию мозгового
кровотока, является наличие в крови ионов Н+, которые могут появляться в крови не только при активизации нагрузки на головной мозг, но и
как следствие выполнения мышечных нагрузок. Таким образом, активизация системного кровообращения способствует и улучшению мозгового кровотока. Учитывая тот факт, что при обучении студенты находятся
в малоподвижном состоянии, такая активация за счет организованных
мышечных нагрузок оказывается просто необходимой при напряженной
умственной деятельности.
Еще один аспект положительного влияния двигательной активности на умственную работоспособность связан с поддержанием головного мозга в активном состоянии. Это состояние определяется оптимальной степенью возбуждения структур мозга. Когда говорят о том, что человек находится в сознательном состоянии, подразумевается такое состояние, при котором человек способен адекватно воспринимать окружающий мир и контролировать свое поведение. Бессознательное состояние может наступать либо при чрезмерном возбуждении (например,
при эпилептическом припадке), либо при очень низкой активности мозга, например во время сна. Физическая активность способна, с одной
стороны, подавлять чрезмерную активность отдельных участков мозга
по принципу доминанты, с другой, способствовать повышению активности мозга. Насколько важна импульсация в мозг от работающих
мыщц, может демонстрировать такой пример – в условиях, обеспечивающих неподвижность, человек достаточно быстро засыпает (если нет
влияния других интенсивных внешних воздействий). При длительной
умственной работе недостаток импульсации от двигательного аппарата
туловища и конечностей компенсируется напряжением сначала мими82
ческих мышц (сосредоточенное выражение лица), затем мышц шеи.
Причиной их напряжения является необходимость компенсации недостаточной импульсации в структуры головного мозга. При этом утомление мышц шеи при длительной умственной работе сидя не связано с
необходимостью поддержания головы в нужном положении.
Применение физических нагрузок для оптимизации
умственной деятельности
«Малые формы» физической культуры в режиме учебного труда
студентов. К «малым формам» физической культуры в режиме учебного труда студентов относятся утренняя гигиеническая гимнастика, физкультурная пауза, микропаузы в учебном труде студентов с использованием физических упражнений (физкультминуты).
Утренняя гигиеническая гимнастика (УГГ) является наименее
сложной, но достаточно эффективной формой для ускоренного включения в учебно-трудовой день. Она ускоряет приведение организма в работоспособное состояние, усиливает ток крови и лимфы во всех частях
тела и учащает дыхание, что активизирует обмен веществ. Систематическое выполнение зарядки улучшает кровообращение, укрепляет сердечно-сосудистую, нервную и дыхательную системы, улучшает деятельность пищеварительных органов, способствует более продуктивной
деятельности коры головного мозга.
Ежедневная УГГ, дополненная водными процедурами, − эффективное средство воспитания воли и закаливания организма.
Физкультурная пауза является действенной и доступной формой.
Она призвана решать задачу обеспечения активного отдыха студентов и
повышения их работоспособности.
Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что после
второй пары учебных часов умственная работоспособность студентов
начинает снижаться. Спустя 2–3 ч после завершения учебных занятий
работоспособность восстанавливается до уровня, близкого к исходному в
начале учебного дня, а при самоподготовке вновь отмечается ее снижение. С учетом динамики работоспособности студентов в течение учебного дня физкультурная пауза продолжительностью 10 мин рекомендуется
после четырех часов занятий и продолжительностью 5 мин − после каждых двух часов самоподготовки, т.е. в периоды, когда приближаются или
проявляются первые признаки утомления. Проводиться она должна в хорошо проветриваемом помещении. Физические упражнения подбираются так, чтобы активизировать работу систем организма, не принимавших
участие в обеспечении учебно-трудовой деятельности.
Исследования показывают, что эффективность влияния физкультурной паузы проявляется при 10-минутном ее проведении в повышении работоспособности на 5–9%, при 5-минутном на 3–6%.
83
Микропаузы в учебном труде студентов с использованием физических упражнений (физкультминуты) полезны тем, что в умственном
труде студентов в силу воздействия разнообразных факторов возникают
состояния отвлечения от выполняемой работы, которые относительно
непродолжительны, 1–3 мин. Чаще это обусловлено усталостью в условиях ограничения активности скелетной мускулатуры, монотонным характером выполняемой работы. Наиболее часто подобные явления
наблюдаются при самоподготовке студентов, выполняемой на фоне шести, а порой и восьмичасовых аудиторных занятий.
В этих условиях полезными бывают микропаузы, заполненные
динамическими (приседания, сгибание и выпрямление рук в упоре и
т.п.) или позотоническими упражнениями, которые состоят из 5 циклов
энергичного сокращения и напряжения мышц-антагонистов − сгибателей и разгибателей конечностей и туловища.
При продолжительной напряженной умственной работе рекомендуется через каждые 30–60 мин использовать позотонические упражнения, через каждые 2 ч проводить динамические упражнения с глубоким
ритмичным дыханием.
Учебные и самостоятельные занятия по физической культуре
в режиме учебно-трудовой деятельности
В цикле исследований (М.Л. Виленский, В.П. Русанов) проверялась целесообразность проведения занятий физическими упражнениями
и спортом в такие периоды учебного труда студентов, когда наблюдается снижение работоспособности, ухудшение самочувствия: в конце
учебного дня (на последней паре занятий), в конце недели (пятница,
суббота) на протяжении всего учебного года.
Полученные материалы свидетельствуют о том, что проведение
занятий физическими упражнениями с небольшими нагрузками в период врабатывания (в начале учебного дня) обеспечивает кратковременное
(на 1,5–2 ч) повышение работоспособности и поддерживает ее на повышенном уровне в последующие 4–6 ч учебного труда. Далее во время
самоподготовки, к 18–20 ч уровень работоспособности постепенно
снижается до исходного. В течение учебной недели положительный
эффект от занятий с такими нагрузками в целом незначительный.
Занятия с нагрузками средней интенсивности обеспечивают
наибольший подъем уровня работоспособности до конца учебнотрудового дня, включая время самоподготовки. В течение учебной недели положительное воздействие таких занятий сохраняется на протяжении последующих 2-3 дней, после чего оно постепенно затухает.
Использование в занятиях нагрузок большой интенсивности
ухудшает уровень умственной работоспособности как в непосредственном периоде последействия (до 1 ч), так и в последующие часы учебного труда (она снижается до 70–90%). Лишь спустя 8–10 ч ее уровень
84
возвращается к исходному. Негативное отдаленное последействие таких
нагрузок сохраняется на протяжении 3–4 дней учебной недели. Лишь в
конце ее наблюдается восстановление работоспособности.
Проведенные исследования позволяют рассмотреть ряд вариантов
проведения занятий в зачетный и экзаменационный период, каждый из
которых оказывает положительное воздействие на работоспособность и
психоэмоциональное состояние студентов:
1-й вариант – занятия проводятся раз в неделю после сдачи экзаменов. Продолжительность 90 мин. Содержание − плавание, спортивные игры, легкоатлетические и общеразвивающие упражнения умеренной интенсивности;
2-й вариант – два занятия в неделю по 45 мин со следующей
структурой: упражнения на внимание 5 мин, общеразвивающие упражнения 10 мин, подвижные и спортивные игры 25 мин, дыхательные
упражнения 5 мин;
3-й вариант – два занятия в неделю по 45 мин по возможности после экзамена. Их содержание включает общеразвивающие упражнения,
разнообразные двусторонние и подвижные игры, которые избираются
самими студентами. Занятия дополняются ежедневной УГГ, а после
55–60 мин умственного труда физкультурной паузой до 5–10 мин;
4-й вариант – ежедневные занятия по 60–70 мин умеренной интенсивности, в содержание которых включаются плавание, спокойный бег,
общеразвивающие упражнения. После каждого экзамена продолжительность занятий увеличивается до 120 мин. Кроме того, через каждые
два часа умственной работы выполняется 10-минутный комплекс
упражнений;
5-й вариант – отличается комплексной организацией образа жизни
студентов в экзаменационный период. Его содержание охватывает четкую per ламентацию сна, питания, самоподготовки, пребывания на свежем воздухе не менее 2 ч в день. Физическая активность определяется
выполнением 15–20-минутной зарядки на воздухе, физкультурными паузами после 1,5–2 ч умственного труда, прогулками на свежем воздухе
по 45–60 мин, после 3,5–4,5 ч учебного труда в первой половине дня и
после 3,5–4 часов умственных занятий во второй. По желанию студентов вторая прогулка может заменяться играми с мячом.
Применяемые во всех вариантах спортивные и подвижные игры не
должны носить высокоинтенсивного соревновательного характера.
При проведении учебно-тренировочных занятий в период экзаменов следует снижать их интенсивность до 60–70% от обычного уровня.
Нецелесообразно изучать технику новых упражнений и пытаться совершенствовать ее. Направленность этих занятий можно характеризовать как профилактическую, а для занимающихся спортом как поддерживающую уровень тренированности.
85
ГЛАВА 6. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ВЫБОР
ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ ДЛЯ ЗАНЯТИЙ
В
основном студенты, занимающиеся спортом или какими-то
системами двигательной активности, делают свой выбор еще в
школьные годы и в лучшем случае продолжают занятия в спортивных
секциях. Исключения из этого правила составляют молодые люди, приехавшие из таких мест проживания, где возможностей заниматься физическими упражнениями чаще всего просто нет. В этом случае они могут реализовать свою потребность в занятиях и даже иногда добиться
высоких спортивных результатов. Однако потребность в занятиях физическими упражнениями имеется не только в студенческие годы, но иногда возникает уже в зрелом возрасте. Чаще всего причиной возникновения такой потребности выступают нарушения в состоянии здоровья, зачастую опосредованно связанные с накоплением излишних жировых
отложений. Снижение функциональных возможностей организма как
следствие возрастных изменений и желание замедлить процесс старения
также оказывается хорошим стимулом к повышению двигательной активности. Поэтому дальнейший материал рассчитан не столько на привлечение студентов к занятиям в спортивных секциях, а скорее призван
вооружить знаниями, которые потребуются в будущем.
Как показывает многолетний опыт, при выборе видов спорта (или
систем физических упражнений) у большей части студентов не наблюдается четкой, осознанной и обоснованной мотивации. Чаще всего выбор определяется случайностью: то вместе с другом или подругой; то
преподаватель более симпатичен; то расписание более удобно. Гораздо
реже выбор опирается на устойчивый интерес к определенному виду
спорта или на понимании необходимости выполнять те или иные физические упражнения, чтобы исправить недостатки в своем физическом
развитии или функциональной подготовленности. А случайный выбор,
как правило, приводит к утрате интереса и снижению активности, а значит, занятия не будут эффективными.
Объективная оценка своего физического развития, телосложения,
физической подготовленности, а также предварительное ознакомление с
«возможностями» различных видов спорта необходимы для осознанного и оправданного выбора вида спорта и упражнений для своего физического совершенствования. На практике педагоги в основном выделя86
ют пять мотивационных вариантов выбора студентами вида спорта и
системы физических упражнений для занятий в спортивных секциях во
время обучения:
1) укрепление здоровья или коррекция недостатков физического
развития и телосложения;
2) повышение функциональных возможностей организма;
3) психофизическая подготовка к будущей профессиональной деятельности и овладение жизненно необходимыми умениями и навыками;
4) активный отдых;
5) достижение высоких спортивных результатов.
Представленное перечисление мотивов явно не отражает их частоты встречаемости и не претендует на полноту. Кратко остановимся на
каждом из них.
Выбор видов спорта для укрепления здоровья,
коррекции недостатков физического развития и телосложения
Здоровье выступает ведущим фактором, определяющим полноценное выполнение всех жизненных функций, гармоническое развитие
молодого человека, успешность овладения профессией и плодотворность будущей трудовой деятельности. Человеческий организм запрограммирован природой на движение, причем двигательная активность
должна быть на протяжении всей жизни. Специальными исследованиями установлено, что организм физически активных 50–60-летних мужчин обладает более высокими функциональными возможностями, чем
30-летних, но с ограниченным двигательным режимом. Все долгожители отличаются повышенной двигательной активностью на протяжении
всей жизни. Особенно ярко это проявляется при условии проживания
людей в более сложных условиях, например в горах. Неслучайно именно среди них наибольший процент долгожителей. В данном случае дополнительным фактором двигательной активности выступают условия
жизни, когда нагрузки при передвижении значительно выше, чем на
равнинной местности, и, следовательно, большее количество людей постоянно сталкиваются с повышенными нагрузками.
В современном обществе, особенно у горожан, нет другого средства повышения двигательной активности, кроме физических упражнений. Не хочется в данном контексте применять термин спорт, поскольку
в основе спорта лежит стремление к достижению максимального результата, порой и в ущерб здоровью. При дальнейшем изложении применение термина «вид спорта» будет связано с обозначением широко
известного вида физической активности, имеющей определенные особенности. Все виды занятий, которые связаны с активной двигательной
деятельностью, призваны способствовать нормальному функционированию основных систем организма, совершенствовать эту деятельность
87
и создавать предпосылки для поддержания и укрепления здоровья. С
помощью специально подобранных физических упражнений можно
улучшить многие показатели физического развития (массу тела, окружность грудной клетки, жизненную емкость легких).
Можно объяснять недостатки физического развития и телосложения наследственностью, условиями воспитания и жизни, но можно попытаться компенсировать или даже устранить их. Конечно, не все недостатки поддаются исправлению с помощью физических упражнений:
труднее всего рост и те особенности телосложения, которые связаны с
формой основных скелетных костей. Значительно легче — масса тела и
отдельные антропометрические показатели (окружность бедра, грудной
клетки и т.д.). Неслучайно у представителей различных видов спорта
отличают характерные антропометрические показатели: у гимнастов −
хорошее развитие плечевого пояса и мышц верхних конечностей, мышцы нижних конечностей развиты у них относительно слабее; у конькобежцев относительно хорошо развита грудная клетка, мышцы бедра, но
значительно слабее верхний плечевой пояс и т.д.
Наибольшие возможности, например, в избирательной коррекции
отдельных недостатков телосложения предоставляют регулярные занятия атлетической гимнастикой или шейпингом, т.е. теми упражнениями,
в которых оказывается избирательное воздействие на отдельные мышечные группы.
Повышение функциональных возможностей организма
Вузовской программой по учебной дисциплине «Физическое воспитание» предусматривается регулярный контроль (в начале и конце каждого учебного года) за динамикой физической подготовленности каждого
студента. С этой целью используются три обязательных простейших теста, отражающих уровень развития основных физических качеств:
– скоростно-силовой подготовленности (бег 100 м),
– силовой подготовленности «ключевых» групп мышц для мужчин и
женщин,
– общей выносливости (бег 3000 м у мужчин и 2000 м у женщин).
Оценки выполнения этих тестов производятся в очках. Выполнив
тестовые задания, каждый студент может произвести самооценку состояния силы мышц, общей выносливости (характеризующей главным образом работоспособность сердечно-сосудистой и дыхательной систем) и
быстроты. На основании результатов тестирования можно определить,
каким видом спорта необходимо заниматься для повышения своих
функциональных возможностей или для акцентированного развития какого-либо недостаточно развитого физического качества (быстроты, силы, выносливости).
88
Но здесь возникает альтернатива: выбрать тот вид спорта, который
поможет «подтянуть» недостаточно развитое физическое качество, или
тот, где наиболее полно может реализоваться уже определившаяся способность к проявлению конкретного качества.
Вероятно, оба подхода правомерны, но нужно для себя точно
определить мотивацию выбора. В первом случае − оздоровительная
направленность, разносторонняя физическая подготовка. При этом следует сознавать, что успехи в избранном виде спорта, по спортивным
меркам и классификации будут заведомо невысоки. Во втором случае
возможно достичь значительных спортивных результатов, но столь
поздний срок начала занятий существенно сократит возможности вашего выбора. Это обусловлено тем, что максимальное проявление таких
качеств как быстрота или сила приходится на молодой возраст.
Выбор видов спорта и систем физических упражнений
для активного отдыха
Значительная часть студентов при всей программной зарегламентированности занятий по учебной дисциплине «Физическое воспитание» воспринимает их как активный отдых, как «разрядку» от однообразного аудиторного учебного труда. Существенную роль в возникновении и протекании эффекта активного отдыха играют не только особенности предшествующего утомления (умственного, физического,
нервно-эмоционального), но и психологическая настроенность человека, его эмоциональное состояние и даже темперамент. Так, если человек
легко отвлекается от работы, а затем быстро в нее включается, если он
общителен с окружающими, эмоционален в спорах, для него предпочтительными будут игровые виды спорта или единоборства. Если же он
усидчив, сосредоточен в работе и склонен к однородной деятельности
без постоянного переключения внимания, если способен в течение продолжительного времени выполнять физически тяжелую работу, значит,
ему подойдут занятия длительным бегом, лыжным спортом, плаванием,
велоспортом. Если замкнут, не общителен, не уверен в себе или чрезмерно чувствителен к мнению окружающих, ему не стоит заниматься
постоянно в группах. Индивидуальные занятия соответствующими видами спорта и системами физических упражнений без отвлекающих
факторов в этом случае помогут испытать положительные эмоции, принесут физическое и моральное удовлетворение.
Но все это приемлемо, если мотивацией выбора является активный
отдых, и занятия проводятся преимущественно в свободное время.
Психофизическая подготовка к будущей профессиональной деятельности и овладение жизненно необходимыми умениями и навыками
также предполагают направленный выбор видов спорта, систем физических упражнений. В этом случае выбор проводится, чтобы достичь
89
лучшей специальной психофизической подготовленности к избранной
профессии. Так, если ваша будущая профессия требует повышенной
общей выносливости, то вы должны выбирать виды спорта, в наибольшей степени развивающие это качество (бег на длинные дистанции,
лыжные гонки и т.п.). Если ваш будущий труд связан с длительным
напряжением зрительного анализатора, следует выбрать виды спорта и
упражнения, тренирующие мышцы глаза (настольный теннис, большой
теннис, бадминтон). Хорошее владение элементами спортивного туризма и альпинизма необходимо будущим экспедиционным работникам;
гребля и плавание – гидрологам.
Выбор видов спорта для достижения наивысших спортивных результатов предполагает попытку совмещения успешной подготовки к
избранной профессии в вузе с объемной, физически и психологически
тяжелой спортивной подготовкой к достижениям высоких результатов в
большом спорте. Выбирая этот путь, молодой человек должен хорошо
представить себе и объективно оценить все его плюсы и минусы, сопоставить цели с реальными возможностями, так как в возрасте 17–19 лет
истинно одаренный спортсмен уже имеет 5–8-летнюю подготовку в избранном виде спорта и достаточно высокие результаты.
Возраст достижения наилучших спортивных результатов в различных видах спорта весьма вариативен. Так, в спортивной или художественной гимнастике к 18 годам большинство уже заканчивает спортивную карьеру, а в видах спорта, требующих выносливости, этот возраст
соответствует началу специальной подготовки. В таких видах как стайерский и марафонский бег, велосипедные гонки на шоссе, лыжные гонки
нередки случаи, когда чемпионами мира становятся спортсмены старше
40 лет. Исходя из приведенных примеров, можно сделать некоторые
обобщения. В видах спорта, требующих проявления скоростных качеств
и гибкости, возраст наилучших результатов не превышает 25 лет, и маловероятно, что начиная занятия в 18 лет, можно добиться высоких спортивных результатов в видах спорта, где эти качества выступают в роли
ведущих. В видах, требующих силы и выносливости, возрастные ограничения результатов проявляются после 30–40 лет. Если в избранном вами
виде спорта эти качества ведущие и вы имеете хорошие природные задатки, то возможно достижение самых высоких результатов.
Классификация видов спорта
Имеются различные подходы к группированию видов спорта по их
воздействию на организм человека, на развитие и формирование психофизических качеств. Такое группирование, конечно, достаточно условно, так как ни один вид спорта, ни одна система физических упражнений не воздействует на человека однопланово, не развивает какое-либо
одно физическое качество в «чистом» виде. Однако подобные группи90
ровки позволяют объединить различные виды спорта, системы физических упражнений по их ведущему признаку и дать им единую характеристику, необходимую при индивидуальном выборе вида спорта или
системы физических упражнений. Кроме того, такая условная группировка дает возможность лучше ориентироваться в предложенных характеристиках отдельных видов спорта и систем физических упражнений.
Проблема акцентированного воспитания и совершенствования основных физических качеств — выносливости, силы, быстроты, гибкости, ловкости – менее сложна на начальных этапах систематических занятий физическими упражнениями, так как в этот период у новичков,
как правило, одновременно улучшаются все эти качества. Неслучайно
на этой стадии подготовки наибольший эффект дает комплексный метод тренировки, т.е. общефизическая подготовка. Однако по мере повышения тренированности в каком-либо отдельном физическом качестве, с постепенным повышением спортивной квалификации от новичка
до спортсмена-разрядника величина взаимного положительного эффекта («переноса») постепенно уменьшается. При высоком уровне подготовленности развитие одного физического качества начинает тормозить
развитие другого, поскольку вступают в противоречие закономерности
функционирования систем нашего организма, обеспечивающие проявление того или иного качества. Наиболее наглядный пример: марафонцу, выполняющему длительную работу невысокой мощности, не требуется наличие развитой мускулатуры плечевого пояса, которая, не выполняя активной работы, будет повышать нагрузку на ноги. Тренировка
выносливости, связанной с совершенствованием управления работающими мышцами в сторону понижения количества включенных в работу
мышечных волокон и увеличения времени выполнения длительной работы, будет приводить к снижению силовых показателей, поскольку для
проявления максимальной силы требуется вовлечение в работу максимально возможного количества мышечных волокон.
Виды спорта, развивающие выносливость
Воспитание выносливости в процессе спортивной тренировки −
одно из действенных средств достижения высокой работоспособности,
которая основана на устойчивости центральной нервной системы и ряда
функциональных систем организма к утомлению. Физиологические механизмы этого процесса весьма сложны. Высокая работоспособность
обеспечивается благодаря разнообразным сдвигам в организме приспособительного (адаптивного) характера, происходящим под влиянием регулярной тренировки: морфологическому и функциональному развитию
мышцы сердца, повышению эластичности стенок кровеносных сосудов,
увеличению запаса энергетически богатых веществ в мышцах и внутренних органах, высокой эффективности и устойчивости работы нерв91
ной системы. К видам спорта, развивающим общую выносливость,
можно отнести все циклические виды спорта, в которых физическая
нагрузка продолжается сравнительно долгое время на фоне преимущественно аэробного (кислородного) энергообеспечения: спортивная
ходьба, бег на средние, длинные и сверхдлинные дистанции, велосипедный спорт (шоссейные гонки, кросс, группа классических дистанций
на треке), лыжные гонки и биатлон, плавание, большая часть дистанций
в конькобежном спорте, спортивное ориентирование, триатлон и т. д.
Высокий уровень общей выносливости — одно из главных свидетельств отличного здоровья человека. С помощью регулярных занятий
видами спорта, развивающими общую выносливость, можно в значительной мере улучшить отдельные показатели физического развития:
увеличить экскурсию грудной клетки и жизненную емкость легких,
значительно уменьшить жировую прослойку, т.е. лишнюю массу тела.
Такие занятия позволяют практически здоровому человеку, но с пониженными функциональными возможностями сердечно-сосудистой и
дыхательной систем повысить общую работоспособность, противостоять утомлению.
Различают несколько видов утомления: умственное, сенсорное
(связанное с преимущественной нагрузкой на органы чувств), эмоциональное, физическое, при которых и механизм утомления, и проявление
так называемой специальной выносливости будут иметь свои отличия.
Однако именно общая выносливость определяет возможности проявления специальной выносливости не только в специфических спортивных,
но и в любых трудовых действиях.
Так, военными специалистами было установлено, что наиболее
высокой и устойчивой скоростью работы на радиотелеграфных аппаратах (мелкое быстрое движение пальцев рук) обладали лица с развитой общей выносливостью (в данном случае − способность к длительному бегу).
Выносливость важна при подготовке человека к длительному и
полноценному труду в любой профессиональной группе. Все жизненно
необходимые умения и навыки − быстрое и экономичное пешее передвижение и ходьба на лыжах по пересеченной местности, плавание −
осваиваются на занятиях циклическими видами спорта, развивающими
общую выносливость.
Таким образом, виды спорта, развивающие общую выносливость,
считаются прикладными ко всем профессиональным видам труда. Кроме
того, занятия этими видами спорта, проводимые с низкой интенсивностью
(пульс до 130 уд./мин), но сравнительно длительное время, − прекрасное
средство активного отдыха, восстановления работоспособности.
Однако, приступая к тренировкам в этих видах спорта, надо сразу
же настроиться на большую и тяжелую работу, связанную с воспитани92
ем способности волевого противостояния утомлению (терпения) не
только в ходе соревновательной, но и в тренировочной деятельности.
Еще одним аспектом при воспитании выносливости является тот
факт, что большинство видов занятий такого рода проводятся на улице. С
одной стороны это способствует адаптации к различным природным
условиям, с другой, требует учета этих условий при выполнении нагрузок. Изменения температурного режима, влажности, силы ветра, состояние места занятий должны учитываться при выборе одежды и обуви, таким образом, чтобы занятия не стали причиной травм или заболеваний.
Заниматься бегом нельзя тем, кто страдает такими заболеваниями,
как сердечная недостаточность, стенокардия, гипертоническая болезнь,
сердечные пороки, бронхиальная астма, хронический бронхит и т. д. В
любом случае необходимо посоветоваться с врачом-специалистом.
Существует много различных программ занятия оздоровительным
бегом, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому, прежде чем приступить к самостоятельным занятиям, следует
изучить предлагаемые ниже программы и выбрать одну из них в зависимости от пола, возраста, профессии, состояния здоровья, индивидуальных особенностей и др.
Программа занятий К. Купера (1970). Программы самостоятельного оздоровительного бега американский врач Кеннет. Купер разработал для массового пользования и назвал аэробикой, т. к. целью программ является увеличение максимального потребления кислорода на
основе повышения функциональных возможностей сердечнососудистой и дыхательной систем.
Приступая к самостоятельным занятиям оздоровительным бегом,
Купер предлагает вначале определить степень физической подготовленности с помощью 12-минутного или 2,5-километрового тестов,
12-минутный тест включает в себя преодоление бегом максимально
возможного расстояния, 2,5-километровый тест является упрощенным
вариантом 12-минутного. Он заключается в преодолении бегом в максимально короткое время расстояния 2,5 км и применяется только для
мужчин. Тесты проводятся на ровной местности, например, на стадионе. После тестирования устанавливается различная степень подготовленности, и тренироваться следует соответственно по программе, соответствующей вашей степени. Для обеспечения безопасности тренирующихся необходимо следить за пульсом. Перед началом Купер рекомендует пятиминутную разминку. И только потом непосредственные занятия оздоровительным бегом.
Программа занятий С. Розенцвейга (1982). Для начинающих заниматься оздоровительным бегом американский доктор Розенцвейг рекомендует сначала освоить ходьбу и лишь после того, как занимающийся сможет без особого напряжения пройти расстояние 5 км за 45 мин,
93
можно приступить к занятиям по программе бега и ходьбы. В первое
время заниматься бегом нужно не более 3 раз в неделю и никогда 2 дня
подряд. Затем количество занятий увеличивается до 4–5 раз в неделю.
Для поддержания здоровья 30 мин. оздоровительного бега в день, как
считает Розенцвейг, – вполне достаточная нагрузка. Однако если человек в состоянии пробегать 5–6 км за 30 мин 3–4 раза в неделю, что свидетельствует о достижении среднего уровня физической подготовленности, продолжительность пробежек можно постепенно увеличивать,
доведя их до 1 ч. При этом следует руководствоваться принципом чередования нагрузок и заниматься 4 раза в неделю. Вначале к двум занятиям из четырех можно добавить по 15 мин, но в остальные 2 занятия
пробегать по 30 мин. Не раньше, чем через 4 недели после таких занятий,
4 тренировки в неделю можно проводить в течение 45 мин. Через 4 недели к двум занятиям из четырех вновь можно добавить по 15 мин, а
остальные 2 занятия бегать по 45 мин. Такую нагрузку необходимо
осваивать также в течение 4 недель. Не раньше, чем через 4 недели
можно каждую пробежку выполнять в течение 60 мин.
Программа занятий А. Астранда и К. Родала (1970). По этой программе занятия должны проводиться по следующей схеме:
1) ходьба и бег трусцой 5 мин;
2) повторное забегание на горку (дистанция 25 шагов) с максимальной или допустимой по состоянию здоровья скоростью и спуск
вниз – 5 раз;
3) бег по ровной местности со скоростью 80 % от максимальной в
течение 3-4 мин. с последующим отдыхом в течение 3 мин – 3-4 раза. У
нетренированных пожилых людей в начальной стадии тренировок бег
заменяется быстрой ходьбой.
Новички должны пройти специальную подготовку, состоящую из
трех этапов, общая протяженность ходьбы и бега на этих этапах подготовки составляет для лиц моложе 45 лет около 2400 м, а для лиц старше
45 лет – около 2200 м.
Исходя из этих программ оздоровительного бега, можно составить
для себя наиболее соответствующую вам систему занятий, освоение которой не составит особых осложнений для самостоятельного изучения и
выполнения.
Характеристика видов спорта, развивающих силу
и скоростно-силовые качества
В различных видах спорта, в жизненных ситуациях сила может
проявиться по-разному, в сочетаниях с другими физическими качествами. Вот поэтому об отдельных проявлениях силовых качеств говорят:
абсолютная сила, относительная сила, силовая выносливость, скорост94
но-силовые качества. За каждым из этих качеств стоят определенные
виды спорта, различные методы развития силовых качеств, разные цели
в достижении спортивных, трудовых и жизненных задач.
Тяжелая атлетика − это вид спорта, в котором упражнения выполняются с максимальным мышечным напряжением при поднимании возможно больших тяжестей (в соответствующей весовой категории и в
соответствующем упражнении − в рывке и толчке). Для этого применяются динамические и изометрические тренировочные упражнения со
значительными мышечными напряжениями. На занятиях тяжелой атлетикой совершенствуются в основном способности к максимальным
мышечным усилиям групп мышц нижних конечностей, туловища и разгибателей рук. Успеха добиваются атлеты, умеющие регулировать степень возбуждения нервной системы, добиваться согласованной работы
различных групп мышц на фоне максимальных мышечных и психических напряжений. При поднимании значительного веса и возникающем
при этом натуживании резко возрастает нагрузка на сердечнососудистую систему из-за быстрого и резкого колебания кровенаполнения сердца и сосудов. При неправильной организации тренировки у тяжелоатлетов могут возникать отклонения в состоянии системы кровообращения. По этой причине в 70-х годах прошлого столетия из программы соревнований у штангистов был исключен жим штанги.
Во многих видах современной трудовой деятельности решающее
значение имеет развитие относительной силы мышц. Вот почему гиревой спорт с его многократными и разнообразными подъемами непредельного веса (гири 24 и 32 кг) больше соответствует бытовой и профессиональной деятельности, требующей проявления силы, чем занятия
тяжелой атлетикой (штанга), где тренировка направлена на одноразовый подъем предельного веса. Основная особенность гиревого спорта −
это продолжительность выполнения силового упражнения, требующего
незаурядной силовой выносливости. Так, например, высокими достижениями в толчке двумя руками считаются подъемы более 30 раз (гири
32 кг) для атлетов массой до 60 кг и более 155–160 раз − для весовой категории свыше 90 кг. Поэтому в тренировочных планах гиревиков
прочно обосновались упражнения на выносливость, тренирующие сердечно-сосудистую и дыхательную системы (в том числе и пробежки в
равномерном темпе до 15 км).
Атлетическая гимнастика − система упражнений с разнообразными отягощениями. Это самостоятельный общедоступный вид спорта,
которым в последние годы активно занимаются и женщины. Атлетическая гимнастика позволяет избирательно воздействовать на отдельные
группы мышц и увеличивать их размеры, что приводит к росту их силы
и силовой выносливости, к совершенствованию телосложения. Следует
отметить неодинаковый прирост массы мышечных групп у спортсменов
95
разного типа телосложения. Сердечно-сосудистая и дыхательная системы при занятиях атлетической гимнастикой развиваются слабо, что связано с малым количеством повторений (как правило, не более 10 раз).
Целью занятий является гармоничное развитие различных мышечных
групп и совершенствование управления ими. На соревнованиях оценивают не только уровень развития мышечной системы, но и умение
напрягать и расслаблять отдельные мышечные группы.
Особую группу составляют виды спорта, связанные с развитием
скоростно-силовых качеств. Это легкоатлетические метания (копья,
диска, молота), толкание ядра и прыжки. Особое место в подготовке
спортсменов этих видов легкой атлетики имеет развитие силы и быстроты мышечного сокращения. Интерес к силовой подготовке в этих видах спорта обусловлен имеющейся зависимостью между скоростью
движения и величиной преодолеваемого усилия. Чем больше величина
сопротивления, тем ниже скорость движения. Соответственно при прочих равных спортсмен, развивающий большую максимальную силу в
нужном движении, выполнит его с большей скоростью. Занимающиеся
этими видами спорта включают в свою подготовку большой объем
упражнений со штангой и другими отягощениями для развития силы.
Однако, несмотря на схожесть задачи со штангистами (однократное
максимальное движение), даже толкатели ядра по максимальной силе
им уступают.
Силовая подготовка − неотъемлемая часть тренировочного процесса и в целом ряде других видов спорта (хоккей, борьба), но там этот
вид физических упражнений приобретает не самостоятельное, а вспомогательное значение.
Характеристика видов спорта, развивающих быстроту
Быстроту нельзя путать со скоростью передвижения. Кроме быстроты реакции двигательного действия, скорость передвижения определяют и силовая подготовленность, и рациональность (техника) двигательного упражнения.
Спортивная наука и практика неоднократно подтверждали, что если человек проявляет скоростные способности в одной спортивной дисциплине, то совсем не обязательно, что он проявит их в другой, ибо
прямой непосредственный перенос быстроты движений происходит
лишь в координационно сходных движениях. Высокие требования к
быстроте реакции, быстроте циклических и ациклических движений
предъявляются в некоторых дисциплинах легкой атлетики (бег 100,
200 м, 100 и 110 м с барьерами) в конькобежном спорте (бег на 500 м),
велоспорте (ряд коротких дистанций на треке), в фехтовании, боксе и
других единоборствах, в целом ряде спортивных игр. Но в каждом случае быстрота имеет свою специфику.
96
Чтобы воспитать быстроту движений у студентов, требуются специально организованные занятия при подготовке к выполнению обязательных зачетных нормативов, например, в беге на 100 м. Специально
направленные занятия необходимы в связи с тем, что в студенческом
возрасте уже прекращается естественное повышение быстроты и требуется специальная систематическая тренировка для совершенствования
скоростных качеств в каждом виде спорта.
Физическое качество быстроты не имеет существенного значения
в укреплении здоровья, коррекции телосложения. Однако воспитание
быстроты − необходимый элемент в подготовке представителей целого
ряда спортивных дисциплин.
Характеристика видов спорта,
развивающих координацию движений (ловкость)
Ловкость определяет успешность овладения новыми спортивными
и трудовыми движениями, проявление силы и выносливости. Хорошая
координация движений способствует обучению профессиональным
умениям и навыкам. Поэтому воспитанию ловкости должно уделяться
время в плане общей физической и спортивной подготовки студентов.
Это обеспечивается достаточным разнообразием и новизной доступных
упражнений из различных видов спорта для создания у занимающихся
запаса двигательных умений и совершенствования координационной
способности.
Наибольший эффект в воспитании ловкости обеспечивают такие
сложнокоординационные виды спорта, какими являются спортивная акробатика, гимнастика спортивная и художественная, прыжки в воду, на
батуте, прыжки на лыжах, слалом, фигурное катание и спортивные игры.
Все эти виды (кроме спортивных игр) не оказывают значительного
действия на сердечно-сосудистую и дыхательную системы, но предъявляют значительные требования к подготовке нервно-мышечного аппарата, к волевым качествам спортсменов.
Из-за сложности и длительности формирования координационных
движений не имеет смысла начинать специализацию в этих видах спорта в студенческом возрасте, чтобы достичь высших спортивных результатов. Фундамент сложнокоординационных движений закладывается в
детском возрасте и требует многолетней регулярной систематической
тренировки.
Характеристика видов спорта комплексного,
разностороннего воздействия на организм занимающихся
Для этой группы характерно многостороннее воздействие на занимающихся: развивается и совершенствуется целый комплекс психофизических качеств, двигательных умений и прикладных знаний. Здесь
97
можно выделить характерные подгруппы − виды спорта, связанные с
непосредственной контактной борьбой с соперником, т.е. виды единоборств; спортивные игры; многоборья.
Единоборства. В эту группу входят бокс, борьба (классическая,
вольная, самбо, дзюдо, национальные виды борьбы), виды единоборств
основанных на ударной технике, фехтование. Для этой группы видов
спорта характерно непосредственное контактное противодействие
спортсменов-соперников. Поединки − это физическое и психологическое противостояние, которое требует активного проявления волевых
качеств, инициативности, самообладания. В процессе спортивного совершенствования развиваются общая и специальная выносливость, силовые качества основных групп мышц и их скоростные характеристики,
улучшаются ориентировочные реакции, повышается эффективность и
продуктивность сенсорно-психических процессов, совершенствуется
управление сложнокоординированными движениями.
Функциональная нагрузка во всех видах единоборств достаточно
высокая, поскольку время соревновательного поединка составляет от
нескольких минут до нескольких десятков минут. В тренировке нередко
используются беговые нагрузки, что способствует развитию общей выносливости.
Спортивные игры. Спортивное совершенствование в игровых
дисциплинах способствует гармоничному воспитанию у занимающихся
всех основных физических качеств. Под влиянием систематических занятий играми улучшаются функции вестибулярного аппарата и лучше
переносятся быстрые изменения положения тела, совершенствуется
точность движений, увеличивается поле зрения игроков, повышается
порог различия пространственных восприятий. Командные спортивные
игры особенно способствуют воспитанию таких положительных
свойств и черт характера, как умение подчинить свои личные интересы
интересам коллектива, взаимопомощь, сознательная дисциплина.
Разнохарактерность спортивных игр, их правил (вплоть до размеров спортивных площадок) накладывают существенный отпечаток на
психофизиологические показатели играющих.
Спортивные игры могут решать и оздоровительные задачи, и особенно задачи активного отдыха. Ряд спортивных игр имеют непосредственную связь с профессионально-прикладной подготовкой.
Величина нагрузки, получаемой во время игр, определяется правилами игры. Так, например, наибольшая нагрузка достигается при игре
в футбол с большими размерами игрового поля. В то же время величина
нагрузки определяется активностью игрока и его игровым амплуа. От
вида игры зависит характер физической нагрузки. Беговая нагрузка в
таких играх как баскетбол или футбол способствует развитию функцио98
нальных способностей в большей степени, чем взрывная, резкая работа
в волейболе.
Многобория. Эта группа видов спорта отличается более широким
спектром воспитываемых у занимающихся психологических и физических качеств, двигательных умений и навыков по сравнению с другими
видами спорта. С многоборьями могут сравниться только командные
спортивные игры. К группе многоборий, для которых характерно разностороннее воздействие на организм человека, можно отнести легкоатлетические многоборья, современное пятиборье, различные виды многоборий на основе нескольких видов спорта (полиатлон – летний и зимний, триатлон – бег, плавание и велосипед).
Большие эмоциональные и сенсорные нагрузки в сочетании со
значительными энерготратами распределены у многоборцев в дни соревнований с интервалами в несколько часов. Такое разностороннее и
одновременно поочередное воздействие на все функциональные системы организма приводит в конечном счете к глубокому общему утомлению. Продолжать спортивную деятельность в условиях многочасового
прогрессирующего общего утомления можно лишь при условии незаурядных морально-волевых качеств, воспитанию которых в указанных
видах спорта уделяется много внимания. Особенно большие нагрузки
испытывает нервная система, полное восстановление которой отсрочено
иногда на несколько дней. Вот почему многоборья можно считать средством развития не только физических качеств, но и основных регуляторных функций нервной системы.
Высокие спортивные результаты в многоборьях связаны со значительной затратой времени как по годам подготовки, так и внутри годичного цикла, поэтому нет смысла начинать занятия этим видом спорта в
студенческом возрасте, если не было предварительной подготовки хотя
бы в какой-либо дисциплине, входящей в многоборье.
Краткая характеристика современных систем физических упражнений
на основе ритмической гимнастики
Среди женщин большой популярностью пользуется аэробика, или
ритмическая гимнастика. Ритмическая гимнастика общедоступна и высокоэффективна. Музыкальный ритм, танцевальное исполнение организуют движения, повышают настроение занимающихся, вызывают положительные эмоции. Подбор упражнений может акцентировать направленность комплексов на развитие выносливости, силовой подготовленности, улучшение гибкости, пластичности. Ритмическая гимнастика −
эффективное средство оздоровления, повышения функциональных возможностей, коррекции физического развития и телосложения. Свое
название эта группа видов занятий (аэробика) получила от термина, характеризующего тип энергообеспечения, − аэробный. Основная масса
99
упражнений выполняются в аэробном режиме. Применение танцевальных и гимнастических упражнений не требует больших пространств для
занятий, что обеспечивает доступность таких занятий для широкого
круга людей (не обязательно девушек, поскольку суммарная величина
нагрузки может быть достаточно большой). Следует отметить, что правильное выполнение упражнений хорошо развивает и управление движениями.
К модификациям ритмической гимнастики относится «бодиденс».
Эта программа физических упражнений осуществляется под девизом
«Танцуй, отдыхай и будь красива!» Ее содержание: тренировка различных мышечных групп посредством простых танцевальных движений на
фоне эмоционального музыкального сопровождения.
Ритмическая гимнастика оказывает разностороннее влияние на организм: повышает возможности сердечно-сосудистой системы, развивает гибкость, силу и координацию движений, улучшает фигуру и осанку.
В последнее время стало увеличиваться число групп, занимающихся шейпингом. Эта система, по сути дела, сочетает ритмическую и
атлетическую гимнастику, но силовым упражнениям отдается некоторое преимущество. В основном занятия шейпингом направлены на коррекцию фигуры и улучшение функционального состояния организма,
вместе с тем это и активный отдых. В отличие от атлетической гимнастики в чистом виде, в шейпинге не применяются большие силовые
нагрузки. Основная работа выполняется либо с собственным весом, либо с небольшими отягощениями.
Организм женщины имеет анатомо-физиологические особенности,
которые необходимо учитывать при проведении тренировочных занятий. В отличие от мужского организма, женский характеризуется менее
прочным строением костей, меньшим общим развитием мускулатуры
тела, более широким тазовым поясом и более мощной мускулатурой тазового дна. Для здоровья женщин большое значение имеет развитие
мышц брюшного пресса, спины и тазового дна. От их развития зависит
нормальное положение внутренних органов.
100
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ ЗАНЯТИЙ
П
роблемы сохранения состояния здоровья, поддержания высокой эффективности трудовой деятельности и особенно
связанной с интеллектуальным трудом все острее ставят вопрос о поддержании оптимального двигательного режима. Недостаток движения
для большой части населения нашей страны является основной причиной приобретения серьезных заболеваний сердечно-сосудистой и нервной систем, а так же желудочно-кишечного тракта.
К сожалению, имевшаяся в недавнем прошлом система массового
физического воспитания, включающая в себя занятия в школе, спортивные секции и школы, спортивные клубы, в настоящее время практически полностью разрушена без создания какой-либо другой и поэтому
все более важным становится вопрос организации самостоятельных занятий. При этом следует отметить, что и для человека, занимающегося в
какой-либо из спортивных групп, актуальность самостоятельных занятий также велика.
Трудно переоценить важность организации оптимального двигательного режима для студентов, поскольку для большинства это период
окончания роста и формирования организма. Активные занятия, связанные с физическими нагрузками, способствуют усиленному развитию
органов и систем организма, закладывая фундамент на долгие годы.
Другая, не менее важная сторона − это положительное влияние дозированных нагрузок на умственную работоспособность в условиях большого потока информации и необходимости ее осмысления и усвоения.
Любого из приведенных положений достаточно для того, чтобы говорить о необходимости организации регулярных занятий.
Прежде чем начинать занятия, необходимо определить цель занятий: укрепление здоровья, закаливание, улучшение общего самочувствия, воспитание каких-либо физических качеств, коррекция телосложения или обучение системам движений, а для кого-то и воспитание
психических качеств. В зависимости от цели будут определяться частные задачи, а также средства и методы.
Поскольку занятия физическими упражнениями являются сильнодействующими средствами, прежде чем приступить к ним, необходимо
выяснить степень подготовленности и состояние здоровья. Если уровень начальной подготовки можно определить при помощи тестов, кон101
трольных упражнений, то делать заключение о состоянии здоровья
лучше только после медицинского обследования.
Итак, вы определились с целью занятия, состояние вашего здоровья позволяет вам выполнять физические нагрузки. Следующим шагом
будет выбор формы и времени занятий, а также планирование нагрузок
на занятиях.
Занятия физическими упражнениями строятся на общих дидактических принципах, присущих любому педагогическому процессу: сознательности и активности, доступности, прочности, систематичности.
Вместе с тем имеют место и некоторые специфические принципы построения занятий – это принципы индивидуализации, непрерывности,
рациональности, всесторонности, врачебного и самоконтроля.
7.1. Методы выполнения мышечных нагрузок
В теории спортивной тренировки разработано и широко применяется большое количество методов физического воспитания, но для организации самостоятельных занятий обычно достаточно лишь нескольких.
1. Равномерный метод. Обычно применятся при выполнении
упражнений циклического характера с целью развития выносливости.
Упражнения выполняются в относительно спокойном темпе, что позволяет совершенствовать технику движений. Все функции организма работают согласованно. Частота пульса от 110 до 160 уд./мин. Параллельно
воспитываются такие психические качества, как настойчивость и выдержка.
2. Переменный метод. Также применяется преимущественно в
упражнениях циклического характера. Скорость выполнения упражнений периодически изменяется, но нет остановок и периодов пассивного
отдыха. ЧСС может меняться в более широких пределах, чем при равномерном, и достигает 180 и более уд./мин.
3. Повторный метод. Помогает успешно повышать функциональные возможности, а исключение монотонности позволяет увеличить
нагрузку на занятии. Является основным при воспитании быстроты.
Хорошо воспитывает волевые качества. Повторный метод применяется
как в циклических, так и в ациклических видах спорта. Наличие интервалов отдыха позволяет выполнять нагрузки с различной интенсивностью вплоть до предельной. В ациклических упражнениях занимает
ведущее место.
4. Интервальный метод. Является разновидностью повторного, но
в данном случае интервалы отдыха строго регламентированы и в зависимости от их длительности метод может применяться при развитии
быстроты, скоростно-силовых качеств, общей и специальной выносли102
вости. При выполнении нагрузки на фоне неполного восстановления
после регламентированного отдыха позволяет более эффективно влиять
на развитие функциональных возможностей организма.
5. Игровой метод. Включение игры в занятия повышает эмоциональное воздействие, благоприятствует совершенствованию двигательных умений, помогает снимать нервное утомление.
6. Соревновательный метод. Позволяет проверить эффективность
занятий, оценить развитие волевых качеств.
При выборе метода конкретного занятия следует учитывать роль
данного занятия в цикле занятий. При этом нагрузка на занятиях не
должна быть стандартной даже при выполнении одних и тех же упражнений, а изменения должны носить преимущественно плавный волнообразный характер. Это связано с тем, что при адаптации организма к
определенной нагрузке ответная реакция на нее снижается, и развитие
функциональных возможностей останавливается и даже может несколько снижаться. Для того чтобы нагрузка была развивающей, необходимо
рассчитывать ее несколько больше, чем имеющиеся на данный момент
возможности организма. Только в этом случае нагрузки будут способствовать развитию функциональных резервов. При этом чем труднее
нагрузка для занимающегося, тем больший эффект после восстановления она даст. Конкретные величины нагрузки индивидуальны для каждого человека и определяются многими факторами, но в первую очередь его состоянием. Наиболее подходящим способом оценки функционального состояния для самостоятельных занятий является контроль
ЧСС как интегральный показатель напряженности процессов энергообеспечения. При этом нет необходимости проводить специальное тестирование. Достаточно зафиксировать ЧСС при выполнении какоголибо стандартного упражнения и сравнить с результатами, зафиксированными ранее. При достаточно большой продолжительности занятий
динамика ЧСС позволит довольно точно определить ваше состояние.
Снижение ЧСС при выполнении стандартной нагрузки будет свидетельствовать о повышении функциональных резервов организма и улучшении координации работы различных систем.
Важное значение при планировании занятий имеет варьирование
нагрузок в занятиях, и особенно при занятиях, проводимых с целью развития физических качеств, где нагрузки будут больше, чем при оздоровительных. Направление процессов утомления связано с продолжительностью и эффективностью процессов восстановления. Следовательно,
длительное выполнение больших нагрузок при неполном восстановлении даст накопление утомления и снижение функциональных резервов.
Однако при рассмотрении эффекта суперкомпенсации мы говорили о
том, что чем глубже утомление, тем ярче будет выражена фаза суперкомпенсации. «Единственная» проблема на этом пути − точно опреде103
лить ту грань утомления, за которой могут начаться патологические изменения. Собственно этот вопрос и составляет одну из важнейших проблем современной спортивной тренировки. По этой причине применение больших по интенсивности и продолжительности нагрузок в индивидуальных занятиях нежелательно.
7.2. Построение отдельного занятия
в физическом воспитании
Каждое занятие физическими упражнениями является пусть маленьким, но обязательным шагом по пути совершенствования, коррекции или поддержания функционального состояния организма занимающегося. Как мы рассматривали в предыдущих лекциях, формы занятий
физическими упражнениями могут быть различными. Однако все они
строятся на основе некоторых закономерностей, продиктованных физиологическими закономерностями функционирования организма человека. Знание этих закономерностей позволяет осуществлять построение
занятий физическими упражнениями с оптимальной эффективностью.
В каждом конкретном случае форма занятия должна соответствовать
его содержанию. Так, если содержание занятия направлено на развитие
физических качеств, то необходим специфический порядок регламентации упражнений, определяемый особенностями закономерностей воспитания физических качеств. В зависимости от этого распределяется время
по частям занятий, складывается характер регулирования нагрузок и отдыха, способы организации деятельности. При рассмотрении основных
форм самостоятельных занятий мы останавливались на их особенностях,
которые определялись, в том числе и их содержанием. Несоответствие содержания занятия применяемой форме может давать и отрицательный результат. Простейший пример: значительное повышение нагрузок на
утренней зарядке, способное привести к утомлению, может существенно
снизить продуктивность последующей деятельности. Малая продолжительность тренировочного занятия, характерная для зарядки, не позволит
решать вопросы, связанные с развитием двигательных качеств.
Однако при проведении занятий по любой форме следует учитывать
те физиологические процессы, которые происходят в организме занимающегося. Направленность и интенсивность этих процессов не остаются
постоянными на протяжении занятия, а претерпевают ряд последовательных стадий или, говоря об организме в целом, ряд функциональных
состояний. При условном графическом изображении эти состояния представляются в виде кривой, имеющей четыре характерные зоны:
1 – предстартовое состояние;
2 – состояние врабатывания;
3 – устойчивое состояние;
104
4 – состояние утомления.
После окончания занятия выделяется еще одно состояние − восстановления, роль и особенности которого мы рассмотрели в одной из
предыдущих глав.
Предстартовое состояние
Предстартовым называют состояние человека до начала спортивной
деятельности. При этом изменения функционального состояния организма могут возникать за несколько часов до занятия, а в случае с соревновательной деятельностью и за несколько суток. Максимальными в
данном случае бывают изменения перед более эмоционально окрашенными соревнованиями, чем перед обычным занятием. Поэтому при описании этого состояния мы чаще будем говорить об изменениях перед
соревнованиями, учитывая, что и перед обычным занятием эти изменения имеют место, пусть и в менее выраженной форме.
Одним из характерных изменений является повышение возбудимости нервных центров. Они возникают по механизму условного рефлекса. Безусловным раздражителем является при этом представление о
предстоящей деятельности. Даже разговор о предстоящей физической
деятельности уже способен изменять состояние человека. Под влиянием
условных и безусловных раздражителей изменяется состояние центральной нервной системы. Осуществляемые перестройки функционального состояния призваны обеспечить мобилизацию функций и более быстрый переход от покоя к активной деятельности. Например, систематическое выполнение физических нагрузок в одно и то же время
вызывает рефлекторную активацию систем организма при приближении
времени занятий.
Значение предстартовых состояний в том, что они обеспечивают
подготовку к предстоящей деятельности. Однако проявление этого состояния у отдельных людей может быть различным в зависимости от
выраженности. Различают три основных состояния – «боевая готовность», «предстартовая лихорадка», «предстартовая апатия».
«Боевая готовность» характеризуется оптимальным повышением
возбудимости нервной системы, что обеспечивает адекватную готовность к началу деятельности.
«Предстартовая лихорадка» характеризуется излишней возбудимостью, которая может приводить к неправильной оценке своих сил, возможно нарушение координации точных движений.
«Предстартовая апатия» – состояние, при котором преобладают
процессы торможения. Это проявляется в подавленном настроении,
страхе, неуверенности в своих силах.
Поскольку возникновение предстартовых состояний связано с высшей нервной деятельностью, это состояние поддается корректировке.
105
Большую роль в этом играет опыт, и особенно положительный, окружающая обстановка. Активно можно воздействовать на данные состояния даже просто посредством слова.
Состояние врабатывания или разминка
Под разминкой понимается комплекс физических упражнений,
предшествующий тренировочному занятию или соревнованию.
Исследованиями установлено, что рациональная разминка приводит к повышению работоспособности в видах спорта, требующих максимального проявления силы, скорости или координации.
Основная цель разминки – достижение оптимальной возбудимости центральной нервной системы (ЦНС), мобилизация физиологических функций организма для выполнения относительно более интенсивной мышечной деятельности и «проработка» мышечно-связочного
аппарата перед тренировочным занятием или соревнованием.
Недооценка значения разминки нередко является причиной различного рода травм опорно-двигательного аппарата, которые не только
снижают функциональные возможности организма, но и выводят
спортсмена из строя иногда на длительный срок.
Физиологическая сущность разминки состоит в том, что она способствует повышению возбудимости и подвижности нервных процессов, усиливает дыхание и кровообращение, ускоряет физикохимические процессы обмена веществ в скелетной мускулатуре. Последнее связано с повышением температуры тела, раскрытием резервных капилляров. В частности, при повышении температуры в работающих мышцах и органах способность гемоглобина удерживать кислород
уменьшается, возрастает отдача кислорода клеткам тканей, улучшается
эластичность и сократительная способность мышц, что предохраняет их
от повреждений и т. д. Разминка способствует также более быстрой
врабатываемости организма спортсмена, уменьшению или ликвидации
предстартовой лихорадки или апатии.
При проведении разминки целесообразно вызвать потоотделение,
так как оно способствует установлению необходимого уровня теплорегуляции, а также лучшему протеканию выделительных функций.
Разминка состоит из общей части и специальной.
Общая часть разминки имеет цель постепенно активизировать
функции мышечной, сердечно-сосудистой и других систем организма.
Она включает различные упражнения: ходьбу, бег, общеразвивающие
упражнения для рук, ног, туловища и др. Об эффективности общей разминки судят обычно по самочувствию занимающихся и по ряду объективных показателей вызванных ею функциональных сдвигов из числа
тех, что хорошо заметны по внешним проявлениям и определяются несложными измерениями, в частности: по увеличению амплитуды, ско106
рости и темпа выполняемых движений, потоотделению (как показателю
разогревания), частоте дыхания (ЧД) и сердечных сокращений (ЧСС).
Специальная часть разминки содержит те движения, которые характерны для предстоящей спортивной работы.
Степень разнообразия упражнений, включаемых в общую и специальную разминку, может быть сравнительно невелика, если двигательное содержание основной части занятия будет ограничено небольшим числом упражнений, технически хорошо освоенных ранее и не отличающихся высокой интенсивностью, ни значительной вариативностью (например, если основным упражнением в тренировке будет длительный бег умеренной интенсивности, вся разминка может быть построена преимущественно на основе беговых упражнений). Общая и
специальная разминка в таких случаях нередко настолько тесно сливаются, что становится практически почти неразличимыми.
Большое значение имеет не только продолжительность разминки,
но и соответствующий предстоящему упражнению ритм движений и
интенсивность их выполнения. Это обеспечивает межмышечную координацию. Важное значение для высокой координации имеют упражнения на расслабление и растягивание отдельных мышц. Последнее увеличивает также амплитуду движений в суставах.
Разминка перед кратковременными анаэробными нагрузками
способствует повышению интенсивности гликолиза в мышцах. Выполнение нагрузок после разминки сопровождается повышенной активностью ряда окислительных ферментов, более экономным расходованием энергетического субстрата в клетках креатинфосфата (КрФ)
и меньшим усилением гликолиза. В результате в мышечной системе
создаются лучшие условия для анаэробного ресинтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) при выполнении кратковременной работы
максимальной мощности. Большое значение имеет разминка и для
улучшения кровообращения в работающих мышцах. Это происходит
благодаря увеличению количества раскрытых капилляров и перераспределению тока крови к интенсивно работающим мышцам (кровоснабжение мышц, относительно меньше участвующих в данном двигательном акте, уменьшается).
Наблюдения показывают, что проведение разминки перед соревнованием или тренировочным занятием способствует более быстрому
установлению устойчивого состояния и меньшему повышению содержания уровня пировиноградной и молочной кислот в крови после
нагрузки. Последнее обстоятельство показывает, что после разминки
удельный вес дыхательного фосфорилирования (процесс синтеза АТФ с
участием кислорода) во время выполнения физических упражнений более высокий, чем без разминки.
107
При выполнении разминки следует придерживаться некоторых
правил.
1. Продолжительность разминки зависит от характера предстоящей
деятельности и условий, в которых она выполняется.
2. Разминка не должна вызывать развития утомления.
3. Между разминкой и соревновательной деятельностью необходимо сделать период отдыха в пределах 3–10 мин.
4. Перед соревновательными упражнениями и перед какими-то специфическими видами занятий необходимо в разминку включать упражнения по структуре и интенсивности сходные с предстоящими.
Изменение физиологических функций в процессе врабатывания.
Врабатыванием называют процесс повышения работоспособности
на начальном этапе работы, при этом происходит приспособление организма к более высокому уровню деятельности.
Процесс врабатывания характеризуется организацией слаженной
(по времени, усилиям и амплитуде) системы движений, повышением
интенсивности обменных процессов.
Большая роль в перестройке двигательных и вегетативных функций
в процессе врабатывания принадлежит центральной нервной системе.
Под влиянием нервной системы осуществляется не только переход от
покоя к работе, но и согласование различных функций во время работы.
Большую роль в обеспечении взаимодействия вегетативных и двигательных функций в начале работы играют афферентные сигналы, которые поступают в нервную систему от работающих мышц. Наряду с рефлекторными влияниями большое значение в организации этого взаимодействия имеет гуморальное влияние, в частности усиление деятельности некоторых желез внутренней секреции. Таким образом, переход
организма на рабочий уровень связан с вовлечением в деятельность
многих регуляторных механизмов. Этот процесс осуществляется постепенно, что и определяет продолжительность периода врабатывания.
Процесс перехода к активной деятельности имеет ряд закономерностей:
1) гетерохронность усиления различных функций. При этом активизация вегетативных функций отстает от двигательного аппарата. Так,
например сердечно-сосудистая система начинает работать на полную
мощность только через 2–3 мин после начала работы;
2) энергообеспечение на начальном этапе работы осуществляется
преимущественно по анаэробному пути. В результате рассогласования
запросов организма и возможностей сердечно-сосудистой системы
накапливается так называемый кислородный долг (количество кислорода, необходимое для окисления недоокисленных продуктов распада, образовавшихся при анаэробном энергообеспечении);
108
3) скорость активации функций по мере врабатывания снижается.
При этом различают быструю и медленную фазы;
4) процесс врабатывания характеризуется специфичностью. Процессы, способствующие выходу на оптимальный уровень функционирования в беге, не будут способствовать быстрому врабатыванию в тяжелой атлетике. Именно поэтому в разминке необходимы движения, аналогичные по интенсивности, структуре, амплитуде соревновательной
или тренировочной деятельности.
Длительность периода врабатывания может быть различной в зависимости от вида деятельности и ее интенсивности. Так, например процесс врабатывания идет более быстро при выполнении скоростной работы и при выполнении простых движений. С повышением уровня тренированности период врабатывания становится короче. Сокращению
его способствует правильно выполненная разминка.
Состояние устойчивой работоспособности
Состояние устойчивой работоспособности возникает при работе
большой и умеренной мощности после завершения процессов врабатывания. Деятельность физиологических систем организма устанавливается на сравнительно постоянном уровне. Между мышцами и системами
внутренних органов налаживается взаимодействие, обеспечивающее
работу мышц. При этом возможны два варианта − истинное и кажущееся состояния. Истинное возникает при мышечной деятельности умеренной мощности, например во время бега на длинные дистанции. Кислородный запрос организма не превышает его возможностей и поэтому
устанавливается равновесие между кислородным запросом и фактическим потреблением кислорода. Это в свою очередь дает возможность
выполнять работу в условиях оптимального аэробного энергообеспечения. В случае неполного обеспечения запроса организма по кислороду,
несмотря на полную мобилизацию возможностей, начинается накопление кислородного долга за счет анаэробного пути энергообеспечения.
Такая работа не может продолжаться долго и, как правило, не превышает нескольких минут. Подобное состояние получило название кажущегося устойчивого состояния. Следом за ним начинается фаза утомления,
когда работоспособность снижается.
Состояние утомления
В естественных условиях утомление развивается прежде всего как
отказ от работы аппаратов ЦНС. При этом электрическое раздражение
мышц выявляет их дееспособность. Но и изолированные мышцы, а также децентрализованные мышцы в организме при их прямой стимуляции
или стимуляции соответствующего нерва работают не бесконечно. Они
тоже утомляются. С разной скоростью утомляются так называемые
109
быстрые и медленные мышцы, имеющие разный тип энергетического
обеспечения. Волокна быстрых фазных мышц, например портняжной
мышцы лягушки или длинного разгибателя пальцев крысы богаты гликогеном, но имеют мало митохондрий и практически не содержат миоглобина (аналог гемоглобина крови, депонирующий кислород). Они работают на энергетической основе анаэробного цикла реакций, а значит,
быстро, но недолго, Эти мышцы быстро утомляются. Волокна медленных мышц с одиночной иннервацией, генерирующих ПД, например
камбаловидной мышцы крысы, наоборот, бедны гликогеном, но богаты
митохондриями и миоглобином, придающим им красный цвет. Эти
мышцы при работе используют главным образом энергию аэробных реакций. Они особенно хорошо кровоснабжаются и могут работать долго
без утомления.
Специальные тонические мышечные волокна, имеющие множественную иннервацию и работающие на основе низкочастотного локального возбуждения (ПСП), вообще слабы и соответственно тратят мало
энергии. Поэтому при небольшом энергетическом обеспечении (в них относительно мало гликогена и митохондрий) они могут долго работать.
Утомление изолированных скелетных мышц, выражающееся в
снижении их силы и далее в отказе от функции, имеет в качестве своей
основной причины накопление в мышцах (внутри волокон и в межклеточных щелях) ряда продуктов метаболизма, прежде всего молочной
кислоты (L-лактата), а также Н3РО4. Эти вещества нарушают функции
мышечных и нервных элементов и в особенности нервно-мышечную
передачу. В свою очередь, накопление L-лактата (недоокисленного продукта) зависит от нехватки 02. Что касается энергетических ресурсов
мышцы (гликогена, креатинфосфата), то они при обычных условиях
утомления не исчерпываются.
Проблема утомления и восстановления, в разработку которой
Г.В. Фольборт внес столь существенный вклад, продолжает оставаться
одной из наиболее актуальных в теоретическом и практическом отношении. Четыре правила Фольборта, признанные И.П. Павловым, сыграли большую роль в формировании исходных позиций нескольких поколений физиологов и не утратили своего значения по настоящее время.
Первое из них гласит: «Работоспособность органа не является его постоянным свойством, а определяется в каждый данный момент уровнем,
около которого колеблется баланс процессов истощения и восстановления». После длительной или напряженной деятельности работоспособность снижается, что подтверждено как жизненной практикой, так и
многочисленными экспериментами на мышцах и железах.
Вместе с тем известно, что, в отличие от скелетных мышц, или пищеварительных желез, кардио-респираторная система функционирует
непрерывно на протяжении всей жизни организма. Физиологическую не110
утомляемость сердца И.М. Сеченов положил в основу научного обоснования восьмичасовой длительности рабочего дня еще в 1895 г., когда его
фактическая длительность составляла от 12 до 14 ч. При этом И.М. Сеченов исходил из того, что ритмическая деятельность сердца состоит из систолы и диастолы, длительность которых при частоте пульса 75 уд./мин
соотносится как 3/5. Длительность диастолы становится достаточной для
полного восстановления сократительной способности миокарда.
Деятельность дыхательного центра продолговатого мозга и главной дыхательной мышцы – диафрагмы – могут служить еще одним
примером относительной физиологической неутомляемости.
При построении занятия обязательно должны учитываться особенности перехода организма от спокойного состояния к активному выполнению физических упражнений. Это позволяет избегать ненужного перенапряжения функциональных систем организма при тренировочных занятиях либо показывать более высокий результат в условиях соревнований.
Основные части занятия
Исходя из трех основных периодов в занятии следует выделять три
основные части − подготовительная, основная и заключительная. Подготовительная часть включает в себя приемы организации занимающихся, создание эмоционального фона. Однако основное место в этой
части занятия занимает разминка, призванная подготовить организм к
предстоящей работе. В отличие от разминки перед соревнованиями,
разминка перед занятием, как правило, значительно короче, и перерыв
между разминкой и основной частью практически отсутствует. Это связано с тем, что интенсивность обычного занятия, как правило, значительно ниже соревновательных нагрузок. Часто разминка является по
своей сути периодом врабатывания. Однако при выполнении общеразвивающих упражнений следует придерживаться следующего правила. В
работу постепенно вовлекаются, начиная с мелких (пальцы рук), все более крупные мышечные группы. Это позволяет постепенно повышать
нагрузку, не прилагая чрезмерных усилий. Роль активного отдыха между разминкой и основной частью могут выполнять дыхательные упражнения, упражнения на осанку, упражнения на расслабление.
В основной части занятия решаются его главные задачи − обучение
движениям, воспитание физических качеств, игры. Здесь важно помнить, что изучение сложных движений следует проводить в самом начале основной части, пока нет элементов утомления. При воспитании нескольких качеств в одном занятии начинать следует с упражнений, требующих проявления скорости, затем выполняются силовые упражнения
и только на заключительном этапе упражнения – требующие проявления выносливости. В случае применения в одном занятии упражнений
на различные мышечные группы, если они по времени достаточно отде111
лены, по ходу основной части включаются дополнительные упражнения
специальной разминки (1-2 упражнения). В течение основной части занятия при применении повторного метода возможно волнообразное чередование состояний утомления и восстановления (в случае кратковременных интенсивных упражнений). В таком случае признаком развивающегося утомления (некомпенсированного) будет, например, увеличение ЧСС от повторения к повторению и меньшее снижение ее в периоды отдыха. Подобный вариант часто встречается у слабо подготовленных людей.
Третьей составной частью занятия является заключительная часть.
Ее задача постепенно перейти от активной физической деятельности к
другим видам. В первую очередь в ней решаются задачи снижения эмоционального возбуждения. Это достигается спокойными упражнениями,
например, для восстановления дыхания, упражнениями на внимание.
После эмоциональных игр этому могут способствовать ходьба и даже
легкий бег трусцой. Выполнение подобных упражнений является активным отдыхом, что способствует более быстрому восстановлению
функционального состояния организма.
В процессе самостоятельных занятий физическими упражнениями
соблюдение основных положений по организации занятия позволяет
более рационально использовать время и добиваться более высоких результатов при прочих равных условиях. Иногда при решении специальных задач возможно изменение последовательности выполнения
упражнений, выполнение нагрузок без разминки (в армейских условиях), но в повседневных условиях жизни лучше организовать занятия в
соответствии с законами функционирования человеческого организма.
Эффективность тренировочных занятий
При анализе факторов, определяющих тренировочные эффекты занятий, можно выделить такие аспекты:
– функциональные эффекты тренировки;
– пороговые, «критические» нагрузки для возникновения тренировочных эффектов;
– обратимость тренировочных эффектов;
– специфичность тренировочных эффектов;
– тренируемость, определяющая величину тренировочного эффекта
Последние два аспекта наиболее важны в спортивной тренировке.
Систематическое выполнение определенного рода физических
упражнений вызывает следующие основные положительные функциональные эффекты:
– усиление максимальных функциональных возможностей организма,
– повышение экономичности, эффективности деятельности организма.
112
Первый эффект определяется ростом максимальных показателей
при выполнении предельных тестов. Они отражают текущие максимальные возможности организма, существенные для данного вида
упражнений. Например, об эффекте тренировки выносливости говорит
повышение максимальных возможностей в усвоении кислорода, максимального потребления кислорода и продолжительности мышечной работы на выносливость.
Второй эффект проявляется в уменьшении функциональных сдвигов в деятельности других органов и систем организма при выполнении
определенной работы. Так, при выполнении одинаковой нагрузки у тренированного и нетренированного наблюдаются более низкие показатели
для последнего. Для тренированного же человека будут наблюдаться
более низкие функциональные изменения в частоте сердечных сокращений, дыхания или потребления энергии.
Повышение функциональных возможностей отдельных органов и
всего организма, т.е. достижение тренировочного эффекта, достигается
в том случае, если систематические тренирующие нагрузки достаточно
значительны, достигают или превышают в процессе тренировки некоторую пороговую нагрузку. Такая пороговая тренирующая нагрузка
должна превышать повседневную нагрузку.
Принципом пороговых нагрузок называют принцип прогрессивной
сверхнагрузки.
Основное правило в выборе пороговых нагрузок заключается в том,
что они должны соответствовать текущим функциональным возможностям данного человека. Так, одна и та же нагрузка может быть эффективной для малотренированного человека и совсем неэффективной для
нетренированного человека.
Следовательно, принцип индивидуализации в значительной мере
опирается на принцип пороговых нагрузок. Из него следует, что при
определении тренировочных нагрузок как тренер-преподаватель, так и
сам тренирующийся должны иметь достаточное представление о функциональных возможностях своего организма.
Принцип постепенности в повышении нагрузок также есть следствие физиологического принципа пороговых нагрузок, которые должны постепенно возрастать с ростом тренированности. В зависимости от
целей тренировки и личных способностей человека физические нагрузки должны иметь разную степень. Неодинаковые пороговые нагрузки
применяются для повышения или поддержания уровня существующих
функциональных возможностей.
Основными параметрами физической нагрузки являются ее интенсивность, длительность и частота, которые вместе определяют объем
тренировочной нагрузки. Каждый из этих параметров играет самостоя113
тельную роль в определении тренировочной эффективности, однако не
менее важны их взаимосвязь и взаимное влияние.
Важнейший фактор, влияющий на тренировочную эффективность −
интенсивность нагрузки. При учете этого параметра и начального уровня функциональной подготовленности влияние длительности и частоты
тренировок в некоторых пределах может не играть существенной роли.
Кроме того, значение каждого из параметров нагрузки значительно зависит от выбора показателей, по которым судят о тренировочной эффективности.
Так, например, если прирост максимального потребления кислорода в значительной степени зависит от интенсивности тренировочных
нагрузок, то снижение частоты сердечных сокращений при тестовых
субмаксимальных нагрузках более зависит от частоты и общей длительности тренировочных занятий.
Оптимальные пороговые нагрузки зависят также от вида тренировки
(силовая, скоростно-силовая, выносливость, игровая, техническая и т.д.)
и от ее характера (непрерывная, циклическая или повторно-интервальная). Так, например, повышение мышечной силы достигается за счет
тренировки с большими нагрузками (вес, сопротивление) при относительно малом их повторении на каждой тренировке. Примером прогрессивно нарастающей нагрузки при этом является метод повторного максимума, который является максимальной нагрузкой, которую человек
может повторить определенное количество раз. При оптимальном количестве повторений от 3 до 9 по мере роста тренированности вес увеличивается так, чтобы это количество сохранялось при околопредельном
напряжении. Пороговой нагрузкой в данном случае можно рассматривать величину веса (сопротивление), превышающую 70% произвольной
максимальной силы тренируемых мышечных групп. В отличие от этого
выносливость повышается в результате тренировок с большим числом
повторений при относительно малых нагрузках. При тренировке выносливости для определения пороговой нагрузки необходимо учитывать интенсивность, частоту и длительность нагрузки, ее общий объем.
Существует несколько физиологических методов для определения
интенсивности нагрузки. Прямой метод заключается в измерении потребления кислорода (л/мин). Все остальные методы − косвенные, основанные на существовании связи между интенсивностью нагрузки и некоторыми физиологическими показателями. Одним из наиболее удобных показателей служит частота сердечных сокращений. В основе
определения интенсивности тренировочной нагрузки по частоте сердечных сокращений лежит связь между ними, чем больше нагрузка, тем
больше частота сердечных сокращений. Для определений интенсивности нагрузки у разных людей используется не абсолютные, а относительные показатели частоты сердечных сокращений (относительная в
114
процентах частота сердечных сокращений или относительный в процентах рабочий прирост).
Относительная рабочая частота сердечных сокращений – (% ЧСС
макс) – это выраженное в процентах отношение частоты сердечных сокращений во время нагрузки и максимальной частоты сердечных сокращений для данного человека. Приближенно ЧСС макс можно рассчитать по формуле:
ЧСС макс = 220 – возраст человека (лет) уд./мин.
Следует иметь в виду довольно значительные различия ЧСС макс
для разных людей одного возраста. В ряде случаев у начинающих низким уровнем физической подготовки:
ЧСС макс = 180 – возраст человека (лет) уд./мин.
При определении интенсивности тренировочных нагрузок по частоте сердечных сокращений используются два показателя: пороговая и
пиковая частота сердечных сокращений. Пороговая частота сердечных
сокращений − это наименьшая интенсивность, ниже которой тренировочного эффекта не возникает. Пиковая частота сердечных сокращений
− это наибольшая интенсивность, которая не должна быть превышена в
результате тренировки. Примерные показатели частоты сердечных сокращений у здоровых людей, занимающихся спортом, могут быть:
– пороговая – 75% ЧСС макс;
– пиковая – 95% ЧСС макс.
Чем ниже уровень физической подготовленности человека, тем ниже должна быть интенсивность тренировочной нагрузки. По мере роста
тренированности она должна постепенно расти, вплоть до 80–85% максимального потребления кислорода (до 95% частоты сердечных сокращений).
По частоте сердечных сокращений выделяют несколько зон интенсивности нагрузки, каждая из которых характеризуется определенным эффектом тренировки. Для подготовленного человека эти зоны могут быть:
– до 120 − подготовительная, разминочная, активизирует основной
обмен, не дает тренировочного эффекта;
– 120–140 − позволяет в течение короткого времени сохранять уровень подготовки, способствует ускорению процессов восстановления;
– 140–160 − развивающая выносливость, развивает аэробную работоспособность;
– 160–180 − развивающая скоростную выносливость, развитие
анаэробной работоспособности;
– более 180 − развитие скорости и скоростной выносливости.
115
ГЛАВА 8. САМОКОНТРОЛЬ ПРИ ЗАНЯТИЯХ
ФИЗИЧЕСКИМИ УПРАЖНЕНИЯМИ
П
ри регулярных занятиях физическими упражнениями и спортом важно систематически следить за своим самочувствием и
общим состоянием здоровья. Наиболее удобная форма самоконтроля –
это ведение специального дневника. Показатели самоконтроля условно
можно разделить на две группы − субъективные и объективные.
К субъективным показателям можно отнести самочувствие, сон,
аппетит, умственную и физическую работоспособность, положительные
и отрицательные эмоции. Самочувствие после занятий физическими
упражнениями должно быть бодрым, настроение – хорошим, занимающийся не должен чувствовать головной боли, разбитости и ощущения
переутомления. При наличии сильного дискомфорта на протяжении нескольких занятий следует прекратить занятия и обратиться за консультацией к специалистам. Как правило, при систематических занятиях
физкультурой сон хороший, с быстрым засыпанием и бодрым самочувствием после сна. Аппетит после умеренных физических нагрузок также
должен быть хорошим. Есть сразу после занятий не рекомендуется,
лучше подождать 30–60 мин. Для утоления жажды следует выпить минеральной воды или чая, но не просто чистой воды, поскольку при интенсивном потении организм теряет не только воду, но и соли. Употребление значительных количеств воды может привести к развитию
«ложной жажды», когда понижается концентрация солей в крови. В
этом состоянии человек испытывает чувство жажды, но чем больше он
пьет воды, тем больше усугубляет свое состояние. При ухудшении самочувствия, сна, аппетита необходимо снизить нагрузки, а при повторных нарушениях обратиться к врачу. Дневник самоконтроля служит для
учета самостоятельных занятий физкультурой и спортом, а также регистрации антропометрических изменений, показателей, функциональных
проб и контрольных испытаний физической подготовленности, контроля выполнения недельного двигательного режима. Регулярное ведение дневника дает возможность определить эффективность занятий,
наиболее удобные средства и методы, оптимальное планирование величины и интенсивности физической нагрузки и отдыха в отдельном занятии. В дневнике также следует отмечать случаи нарушение режима и то,
как они отражаются на занятиях и общей работоспособности.
116
К объективным показателям самоконтроля относятся: наблюдение
за частотой сердечных сокращений (пульсом), артериальным давлением, частотой и глубиной дыхания, жизненной емкостью легких, весом,
мышечной силой, спортивными результатами. Нормальный пульс находящегося в покое здорового человека ритмичен, без перебоев, хорошего
наполнения и напряжения. Ритмичным пульс считается, если количество ударов за 10 с не будет отличаться более чем на один удар от нескольких других таких же интервалов времени. Выраженные колебания
числа сердечных сокращений указывают на аритмичность. Пульс можно
подсчитывать на лучевой, височной, сонной артериях, в области сердца.
Желательно, если есть возможность измерять артериальное давление до
и после нагрузки. В начале нагрузок максимальное давление повышается, потом стабилизируется на определенном уровне. После прекращения
работы (первые 10–15 мин) давление снижается ниже исходного уровня,
а потом приходит в начальное состояние. Минимальное же давление
при легкой или умеренной нагрузке не изменяется, а при напряженной
тяжелой работе немного повышается.
Существует множество функциональных проб, критериев, тестовупражнений, с помощью которых производится диагностика состояния
организма при физических нагрузках.
8.1. Функциональные пробы
Функциональная проба − способ определения степени влияния на
организм дозированной физической нагрузки. Проба имеет значение для
оценки функционального состояния систем организма, степени приспособляемости организма к физическим нагрузкам для определения их оптимального объема и интенсивности, а также для выявления отклонений,
связанных с нарушением методики учебно-тренировочного процесса.
Исследование сердечно-сосудистой системы
и оценка физической работоспособности
Одномоментная проба. Перед выполнением одномоментной пробы отдыхают стоя, без движений в течение 3 мин. Затем замеряют ЧСС
за одну минуту.
Далее выполняют 20 глубоких приседаний за 30 с из исходного
положения ноги на ширине плеч, руки вдоль туловища. При приседании
руки выносят вперед, а при выпрямлении возвращают в исходное положение. После выполнения приседаний подсчитывают частоту сердечных сокращений (ЧСС) в течение одной минуты.
При оценке определяется величина учащения ЧСС после нагрузки
в процентах. Величина до 20% означает отличную реакцию сердечно117
сосудистой системы на нагрузку, от 21 до 40 % − хорошую; от 41 до
65% − удовлетворительную; от 66 до 75% − плохую; от 76 и более −
очень плохую.
Индекс Рюффье. Для оценки деятельности сердечно-сосудистой
системы можно пользоваться пробой Рюффье. После 5-минутного спокойного состояния в положении сидя подсчитать пульс за 10 с (Р1), затем
в течение 45 с выполнить 30 приседаний. Сразу после приседаний подсчитать пульс за первые 10 с (Р2) и через минуту (РЗ) после нагрузки. Результаты оцениваются по индексу, который определяется по формуле:
Индекс Рюффье = 6(Р1 + Р2 + РЗ) – 200.
Оценка работоспособности сердца: индекс Рюффье равен:
0 – атлетическое сердце;
0,1–5 − «отлично» (очень хорошее сердце);
5,1 –10 − «хорошо» (хорошее сердце);
10,1 –15 − «удовлетворительно» (сердечная недостаточность);
15,1 – 20 − «плохо» (сердечная недостаточность сильной степени).
Тест не рекомендуется выполнять людям с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.
Исследование и оценка функционального состояния
нервной системы
Центральная нервная система (ЦНС) – самая сложная из всех
функциональных систем человека.
В мозгу находятся чувствительные центры, анализирующие изменения, которые происходят как во внешней, так и во внутренней среде.
Мозг управляет всеми функциями организма, включая мышечные сокращения и секреторную активность желез внутренней секреции. Главная функция нервной системы состоит в быстрой и точной передаче
информации. О психическом состоянии человека можно судить по результатам исследования ЦНС и анализаторов.
Ортостатическая проба. Проверить состояние ЦНС можно при
помощи ортостатической пробы, отражающей возбудимость нервной
системы. Подсчитывается пульс в положении лежа после 5–10 мин отдыха, далее надо встать и измерить пульс в положении стоя. По разнице
пульса в положении лежа и стоя за 1 мин определяется состояние ЦНС.
Возбудимость ЦНС уд./мин:
0–6 − слабая;
7−12 – нормальная;
13–18 − повышенная;
19–24 – высокая.
118
Кожно-сосудистая реакция. Представление о функции нервной
вегетативной системы можно получить по кожно-сосудистой реакции.
Определяется она следующим образом: по коже с легким нажимом проводят несколько полосок каким-либо неострым предметом (неотточенный конец карандаша). Если в месте нажима на коже появляется розовая окраска, кожно-сосудистая реакция в норме, белая – повышена,
красная или выпукло- красная – высокая. Белый или красный дермограф
может наблюдаться при отклонениях в деятельности вегетативной
нервной системы (при переутомлении, во время болезни, при неполном
выздоровлении).
Проба Ромберга выявляет нарушение равновесия в положении стоя.
Поддержание нормальной координации движений происходит за счет
совместной деятельности нескольких отделов ЦНС. К ним относятся мозжечок, вестибулярный аппарат, проводники глубокомышечной чувствительности, кора лобной и височной областей. Центральным органом координации движений является мозжечок. Проба Ромберга проводится в четырех режимах при постепенном уменьшении площади опоры:
1-я поза: физкультурник становится в основную стойку, стопы
сдвинуты, глаза закрыты, руки вытянуты вперед, пальцы разведены;
2-я поза: стопы находятся на одной линии, носок к пятке;
3-я поза: руки в стороны, стопа одной ноги опирается на колено
другой;
4-я поза: руки в стороны, одна нога отведена назад.
Во всех случаях руки у обследуемого подняты вперед, пальцы
разведены и глаза закрыты. «Очень хорошо», если в каждой позе испытуемый сохраняет равновесие в течение 15 с и при этом не наблюдаются
пошатывания тела, дрожание рук или век (тремор). При треморе выставляется оценка «удовлетворительно».
Если равновесие в течение 15 с нарушается, то проба оценивается
«неудовлетворительно». Этот тест имеет практическое значение в акробатике, спортивной гимнастике, прыжках на батуте, фигурном катании
и других видах спорта, где координация имеет важное значение. Регулярные тренировки способствуют совершенствованию координации
движений. В ряде видов спорта (акробатика, спортивная гимнастика,
прыжки в воду, фигурное катание и др.) данный метод является информативным показателем в оценке функционального состояния ЦНС и
нервно-мышечного аппарата. При переутомлении, травме головы и других состояниях эти показатели существенно изменяются.
Тест Яроцкого позволяет определить порог чувствительности вестибулярного анализатора. Тест выполняется в исходном положении
стоя с закрытыми глазами, при этом обследуемый по команде начинает
вращательные движения головой в быстром темпе. Фиксируется время
вращения головой до потери обследуемым равновесия. У здоровых лиц
119
время сохранения равновесия в среднем 28 с, у тренированных спортсменов 90 с и более. Порог уровня чувствительности вестибулярного
анализатора в основном зависит от наследственности, но под влиянием
тренировки его можно повысить.
Исследование и оценка функционального состояния
дыхательной системы
Для определения состояния дыхательной системы и способности
внутренней среды организма насыщаться кислородом используют следующие пробы.
Проба Штанге (задержка дыхания на вдохе). После 5 мин отдыха
сидя сделать 2–3 глубоких вдоха и выдоха, а затем, сделав полный вдох,
задержать дыхание, время отмечается от момента задержки дыхания до
ее прекращения.
Средним показателем является способность задержать дыхание на
вдохе для нетренированных людей на 40–55 с, для тренированных – на
60–90 с и более. С нарастанием тренированности время задержки дыхания возрастает, при заболевании или переутомлении это время снижается до 30–35 с.
Эта проба характеризует устойчивость организма к недостатку
кислорода.
Проба Генчи (задержка дыхания на выдохе). Выполняется так же,
как и проба Штанге, только задержка дыхания производится после полного выдоха.
Здесь средним показателем является способность задержать дыхание на выдохе для нетренированных людей на 25–30 с, для тренированных на 40–60 с и более.
Проба Серкина. После 5-минутного отдыха сидя определяется
время задержки дыхания на вдохе в положении сидя (первая фаза). Во
второй фазе выполняется 20 приседаний за 30 с и повторяется задержка
дыхания на вдохе стоя. В третьей фазе после отдыха стоя в течение одной минуты определяется время задержки дыхания на вдохе сидя (повторяется первая фаза). Результаты можно оценить по таблице 2.
Таблица 2
Оценка результатов пробы Серкина
Контингент обследуемых
Здоровые тренированные люди
первая
60 и более
Фазы пробы
вторая
третья
30 и более
Более 60
Здоровые нетренированные люди
40−55
15−25
35−55
Лица со скрытой недостаточностью
20−35
12 и менее
24 и менее
120
Большое значение в повышении работоспособности вообще и при
физической нагрузке в частности имеет уровень физического развития,
масса тела, физическая сила, координация движений и т.д. При занятиях
физкультурой важно следить за весом тела. Это так же необходимо, как
следить за пульсом или артериальным давлением. Показатели веса тела
являются одним из признаков тренированности. Для определения нормального веса тела используются различные способы, так называемые
росто-весовые индексы. На практике широко применяется индекс Брока.
Нормальный вес тела для людей ростом 155–156 см равен длине тела в
см., из которой вычитают цифру 100; при 165–175 – 105; а при росте более
175 см – 110. Можно также пользоваться индексом Кетля. Вес тела в
граммах делят на рост в сантиметрах. Нормальным считается такой вес,
когда на 1 см роста приходится 350–400 единиц у мужчин, 325–375 – у
женщин. Эти методы легки в применении, но дают весьма приблизительные оценки при сравнении разных людей, поскольку в них не учитывается
такой фактор как различия в весе костного скелета, который определяется
размерами и массой костей. При использовании их для одного взрослого
человека отпадает необходимость учитывать рост, а для оценки достаточно следить за динамикой веса. Коррекция веса в сторону понижения может осуществляться физическими упражнениями или ограничением в потреблении углеводов. Так же применима и комбинация этих способов.
При использовании физических упражнений следует помнить, что снижение веса будет только в том случае, если количество затраченных калорий
превышает количество полученных с пищей. Поэтому необходимая величина нагрузок будет определяться функциональными возможностями организма и количеством потребляемых калорий.
При организации систематических занятий информацию о состоянии организма в целом можно получать и без проведения специальных
тестов или проб. Для этого необходимо научиться оценивать выполняемую нагрузку и цену такого выполнения. Например, вы пробегаете на занятии отрезок в 2 км за 10 м. ЧСС при этом составляет около
160 уд./мин. Если при пробегании этого же отрезка увеличивается время
при сохранении частоты сердечных сокращений или при том же времени увеличивается частота пульса, есть основания говорить о снижении
работоспособности. Причиной снижения могут быть усталость от
предыдущих занятий, нарушение режима труда и отдыха, начинающееся заболевание, простудное заболевание и т. д. Напротив, если время
пробегания уменьшается или снижается ЧСС при той же скорости,
можно говорить о достижении эффекта тренировки и повышении работоспособности. Такой текущий контроль на каждом занятии позволяет
не только выявлять развивающееся снижение работоспособности на
начальной стадии, но при ведении дневника тренировок позволяет и
определять причину ее снижения.
121
ГЛАВА 9. СРЕДСТВА ОПТИМИЗАЦИИ
РАБОТОСПОСОБНОСТИ
Б
орьба с утомлением, возникающим под влиянием какой-либо
деятельности, уменьшение его степени и быстрейшее восстановление нормальной работоспособности организма имеет большое
значение как для сохранения эффективности данного вида деятельности, так и для сохранения здоровья человека. При занятиях физическими упражнениями та или иная степень утомления − явление закономерное, физиологическое. Способность человека преодолевать утомление
определяет его возможности в избранном виде деятельности. Под влиянием многократно повторяемого утомления в организме человека вырабатываются ответные реакции, которые приводят к совершенствованию
функционирования органов и систем. Процессы, обеспечивающие повышение функциональных возможностей организма, запускаются уже
на начальных стадиях выполнения нагрузки и продолжаются после прекращения нагрузки, обеспечивая возвращение организма к исходному
состоянию. Следует отметить, что в процессе выполнения нагрузки
процессы утомления и восстановления идут в организме одновременно,
а соотношение их интенсивности и скорости определяют возможности
организма противостоять утомлению. Как правило, процессы утомления
более интенсивны, и поэтому в процессе работы утомление нарастает.
Интенсивность и скорость процессов восстановления зависят от многих
причин и определяют возможности организма к повторному выполнению нагрузок, а, учитывая эффект суперкомпенсации, и к увеличению
интенсивности и объема выполняемых нагрузок. В настоящее время
процессам восстановления работоспособности в спортивной практике
уделяется не меньшее внимание, чем выполнению тренировочных
нагрузок. При достаточно высокой интенсивности труда, приводящей к
развитию утомления, трудно переоценить важность быстрого и полного
восстановления работоспособности в периоды отдыха.
Быстрота восстановления обусловлена целым комплексом факторов, среди которых в первую очередь следует выделить характер
нагрузки, степень ее эмоциональной напряженности, индивидуальные
особенности и уровень подготовленности занимающегося, а также
условия внешней среды. Средства и методы, применяемые для повыше122
ния интенсивности процессов восстановления, подразделяются на три
большие группы:
1) педагогические средства восстановления. Включают в себя рациональное планирование нагрузок, использование специфических и
неспецифических средств тренировок, применение специальных восстановительных упражнений;
2) психологические средства восстановления. Сюда относят психологический климат, в котором выполняются нагрузки, специальные приемы регуляции психических состояний (психорегулирующая тренировка,
приемы мышечной релаксации, цветовые и музыкальные воздействия);
3) медико-биологические средства. Питание. Естественные и искусственные физические факторы, адекватный суточный режим, растительные и фармакологические препараты.
Механизм действия этих средств на организм представляется как
сочетание неспецифических и специфических влияний. Содействуя повышению защитных сил организма, восстановлению вследствие изменения большой физической нагрузки, метаболизма, кровоснабжения,
терморегуляции, восполнению затраченных при этом энергетических и
пластических ресурсов, витаминного баланса и микроэлементов, эти
средства способствуют более быстрому снятию чувства усталости, восстановлению функциональных резервов. При этом следует подчеркнуть,
что к данной группе веществ относятся те, которые оказывают влияние
на процессы восстановления и не являются искусственными стимуляторами, приводящими к предельной мобилизации организма и соответственно более сильному перенапряжению.
Педагогические средства
Среди педагогических средств, предупреждающих развитие чрезмерного утомления, выделяются две группы факторов:
1) рациональное построение тренировочного процесса;
2) рациональное построение отдельного тренировочного занятия.
К 1-й группе относят индивидуализацию процесса занятий, вариативность нагрузок, разнообразие мест и условий занятий, создание четкого режима жизни.
Ко 2-й группе относят индивидуальный подбор упражнений и интенсивность их выполнения, сочетание упражнений, различающихся по
интенсивности и объему, использование упражнений для активного отдыха, создание эмоционального фона на занятии.
Организация суточного режима
В физиологических исследованиях выделяют проблему суточной и
сезонной динамики физиологических функций, которая изменяется под
воздействием природных факторов среды. Возникающие при этом фи123
зиологические изменения накладываются на наследственно предопределенные факторы. Ритмичное изменение биологической активности
всех имеющихся на земле организмов связано с ритмичным изменением
условий внешней среды. Это, например, суточные биоритмы, связанные
с вращением Земли вокруг своей оси; сезонные связанные с вращением
Земли вокруг Солнца. Наука, изучающая проблемы биоритмов, называется биоритмологией. Для практики физических упражнений изучение и
знание биоритмов необходимо для определения оптимальных режимов
занятий и отдыха, для решения вопросов акклиматизации и адаптации,
для предупреждения перенапряжений.
Суточные биоритмы возникли как следствие вращения Земли вокруг своей оси и чередования темного и светлого времени суток. Представления о суточном цикле устанавливаются в коре и подкорковых образованиях ЦНС. Их называют эндогенными или циркадными (околосуточными). Суточная ритмичность изменения физиологической активности органов была зафиксирована у спелеологов, проводивших в пещерах по несколько месяцев в полной темноте. Однако периодичность
ритма у них увеличивалась. Это подтверждает тот факт, что основным
фактором определяющим формирование циркадного биоритма, является чередование естественной освещенности.
Эндогенный суточный биоритм может перестраиваться при перемене временных поясов, синхронизируясь с местным временем. В соответствии с суточным биоритмом выделяют две фазы в энергетическом
обмене. Фаза преимущественного расхода энергии приходится на день,
фаза накопления энергии и пластического созидания структур организма – на ночь. Утром наиболее высокого уровня достигает функция
надпочечников, выделяющих в кровь вещества, активирующие деятельность нервной системы, усиливающие работу сердца и эффективность
мышечных сокращений. Поэтому наиболее сложную работу лучше выполнять в первую половину дня. Физическая тренировка в это время
наиболее продуктивна; энергичнее функционирует желудочнокишечный тракт, более высока активность пищеварительных желез. Поэтому большую часть дневного пищевого рациона, особенно жирные и
мясные продукты, требующие длительного переваривания, рекомендуют принимать до 16 ч.
Активность обменных процессов, температура тела, частота сердечных сокращений, артериальное давление, потребление кислорода,
постепенно повышаясь с утра, достигают наивысших значений к 18 ч, а
затем снижаются до минимума в 3–5 ч.
Умственная и физическая работоспособность в течение дня имеют
два пика. Первый – с 9 до 13 ч, второй – с 16 до 18, что связано с подъемом активности нервной системы.
124
Кроме суточных биоритмов, установлены более быстрые полуторачасовые, отмечаемые в работе ЦНС, и многодневные биоритмы. Некоторые ученые выделяют 23-дневный цикл физической активности, 28дневный эмоциональный и 33-дневный интеллектуальный. В течение этих
циклов половина дней характеризуется как положительная, а вторая как
отрицательная. При этом наиболее трудными считаются дни перехода.
Кроме биоритмов на психофизическое состояние человека влияют
и другие факторы (эмоциональные, психологические и физические), поэтому оценка состояния человека должна включать учет и этих факторов. Наиболее выражено влияние биоритмов у людей «сов» и «жаворонков», отличающихся по времени проявления наиболее высокой активности. У «жаворонков» высокая работоспособность в утренние и
дневные часы, тогда как «совы» характеризуются высокой активностью
в вечерние часы.
Необходимость рациональной организации суточного режима связана с наличием суточных биоритмов, затрагивающих деятельность
всех систем организма. Изменение активности систем и работоспособности организма в течение суток приводит к тому, что одна и та же мышечная нагрузка может давать существенно различную степень утомления, в зависимости от того, выполнена она на подъеме или спаде работоспособности. Разумное чередование периодов высокой активности и
отдыха позволяет избегать чрезмерного утомления. Ведущая роль в
процессах физиологического восстановления принадлежит ночному
сну. Его продолжительность обусловлена потребностью организма в
определенном периоде отдыха. Глубокий физиологический покой, когда
интенсивность всех процессов в организме минимальна, наступает к 3–
4 ч ночи или после 4–5 ч сна. Следовательно, большая часть ночного
сна идет на активное действие механизмов, восстанавливающих морфофункциональный статус организма. При этом с 12 до 1 ч ночи и с 5
до 6 ч утра наблюдается фаза суперкомпенсации или повышенной активности организма. Однако попытка использовать это время для выполнения каких-либо работ через некоторое время приведет к истощению организма и развитию патологических изменений. Нормальная
продолжительность сна для человека, не подвергающегося большим
физическим нагрузкам, составляет 8−9 ч. При высоких нагрузках необходимая длительность сна возрастает до 10 ч.
Полноценность ночного сна в значительной мере зависит от внешних условий. Помещение должно быть проветрено перед сном и температура воздуха не должна превышать 16–18 ºС. В целом условия сна
должны соответствовать состоянию комфорта и не вызывать напряжения физиологических систем организма. Специальными исследованиями установлено, что при очень больших нагрузках, которые встречаются в спорте, положительное влияние на организм оказывает и послеобеденный сон.
125
Питание как средство ускоренного восстановления
При выполнении многократных физических нагрузок запасы питательных веществ в организме могут значительно снижаться, что будет
приводить к ограничению объема выполняемой работы. При этом, если
качественный состав пищи не соответствует выполняемым нагрузкам,
нарушение процессов восстановления работоспособности может быть
вызвано отсутствием или недостатком в пище любого из компонентов,
определяющих качественный состав пищи, − белков, углеводов, жиров,
минеральных веществ, витаминов.
При мышечной работе первыми включаются в процесс энергообеспечения и наиболее полно расходуются углеводы. Снижение содержания
глюкозы в крови ниже 0,07 % приводит к гипогликемическому шоку. Это
состояние достаточно быстро преодолевается употреблением нескольких
граммов сахара. Как правило, в повседневной жизни ограничение работоспособности человека по причине истощения углеводных запасов встречается очень редко. Это связано с тем, что еще до истощения запасов углеводов в процесс энергообеспечения включаются жиры. Однако при
большой длительности работы такое состояние может развиваться на
фоне недостаточного питания и при больших нагрузках.
Снижение работоспособности человека достаточно часто возникает вследствие недостаточного потребления с пищей белков. При этом
нарушается не функция питания, а замедляются процессы регенерации.
Содержание белка в пищевых продуктах по сравнению с жирами и углеводами значительно меньше, при этом следует учитывать тот факт,
что продукты растительного происхождения содержат белки, не имеющие в своем составе 6 аминокислот, которые не могут синтезироваться
в организме человека и должны обязательно поступать с пищей. Для
предупреждения подобного состояния необходимо при выборе продуктов питания учитывать содержание в них белка. В среднем необходимое
количества белков в пище должно быть из расчета 1 г белка на 1 кг веса.
При мышечных нагрузках большого объема количество необходимого
белка увеличивается до 1,5 г на кг веса. При этом животные белки
должны составлять 2/3 от общего количества. Превышение величины
более 2 г/кг нежелательно, поскольку это приводит к напряжению процессов выведения продуктов распада белковых молекул.
Не менее важное значение имеет содержание жиров в пище и их
структура. Чаще всего типичная погрешность пищевого рациона по жирам заключается в малом содержании растительного жира (7–12%), содержащего полиненасыщенные жирные кислоты (имеющие в структуре
жирнокислотных остатков двойные связи), тогда как они должны составлять порядка 30%. При выборе пищевых жиров необходимо ориентироваться на легкоплавкие жиры (такие как сливочное или подсолнечное масло), несмотря на то, что сливочное масло достаточно легко
окисляется (прогоркает). Сравнительно тугоплавкие жиры (не содержа126
щие полиненасыщенных жирных кислот), такие как маргарин, устойчивы к воздействию кислорода воздуха, но в значительно большей степени способны накапливаться на стенках кровеносных сосудов и образовывать атеросклеротические бляшки.
Суточная доза витаминов зависит от величины энерготрат и для
каждого витамина индивидуальна. Особенность применения витаминов
в восстановительном периоде состоит в их дозировании, несколько превышающем фактические затраты, не забывая о возможности гипервитаминоза. Наиболее эффективно применение витаминных комплексов в
сочетании с добавками микроэлементов.
Физические средства восстановления
Физические средства восстановления показаны здоровым спортсменам с целью устранения чувства усталости и утомления, ускорения
окислительных процессов и обмена веществ в организме, улучшения кровообращения и воздействия на пластические процессы в тканях, повышения защитных свойств организма и предотвращения патологических изменений в органах и тканях подверженных перегрузке. При применении физических факторов следует учитывать следующие особенности:
1) реакция на действие физического фактора зависит от исходного
состояния организма;
2) эффективность действия физических факторов зависит от дозы;
3) физиотерапевтические процедуры могут оказывать как успокаивающее, так и возбуждающее действие.
Поэтому восстановительный эффект во многом зависит от особенностей нервной системы и характера утомления, преобладания при этом
в каждом конкретном случае процессов возбуждения либо торможения.
Среди физических средств восстановления выделяют следующие
группы и методы.
Гидровоздействия. К данной группе относятся различные купания,
ванны, души, компрессы. Вода, раздражая периферические нервные
окончания, заложенные в кожных покровах − экстерорецепторах, рефлекторным путем воздействует на все совершаемые в организме физиологические и биохимические процессы. При этом на организм действуют физические и химические факторы воды: температура, механическое воздействие, минеральные соли, биологически активные вещества, которые могут проникать через кожу и дыхательные пути. Действие водных процедур на здоровый организм во многом зависит от
температуры воды. Так, прохладные (21–33 ˚С) и индеферентные (34–
35˚С) процедуры тонизируют нервную систему облегчают работу сердца;
теплые
(36–39 ˚С) успокаивают и усиливают кровообращение; горячие души
(выше 40 ˚С) раздражают, утомляют, резко усиливают работу сердца и
потому не применимы в целях восстановления.
127
Паровые и суховоздушные бани Применение бань после спортивных состязаний использовалось еще в Древней Греции и Риме. Издавна
на Руси известны русские парные бани, несколько позднее появились
финские суховоздушные бани, отличающиеся от парных более высокой
температурой и меньшей влажностью. Выраженность и характер физиологических сдвигов в организме определяются уровнем температуры
и относительной влажностью воздуха. Слишком высокая температура
может вызвать перегревание организма и развитие функциональных
нарушений. Высокая влажность воздуха в паровых банях затрудняет
процесс терморегуляции, вызывает глубокие изменения обмена веществ
и способствует более быстрому перегреванию организма, так как охлаждение тела за счет испарения в этих условиях затруднено. Поэтому в
целях восстановления лучше использовать суховоздушную баню.
Строго дозированные процедуры в суховоздушной бане оказывают
терапевтическое действие на ряд заболеваний, в частности, нормализуют
кровяное давление у больных как с гипо-, так и с гипертонией, благоприятно действуют на функции почек, способствуют более быстрому заживлению травм, предупреждают простудные заболевания и ускоряют ликвидацию болезненных явлений при перетренировке и переутомлении.
Массаж Массаж является прекрасным средством борьбы с утомлением, способствует повышению работоспособности. Под влиянием массажа улучшается кожное дыхание, деятельность сальных и потовых желез, что в свою очередь способствует выведению из организма конечных
продуктов распада веществ. Массаж нормализует мышечный тонус, микроциркуляцию, сон, аппетит. Под его влиянием расширяются кровеносные сосуды, улучшается кровообращение, а, следовательно, и питание
тканей. Под влиянием массажа усиливаются рефлекторные связи коры
головного мозга с мышцами, сосудами и внутренними органами благодаря улучшению функционального состояния проводящих путей. В отличие от физических средств массаж можно применять в любых условиях, при любых функциональных состояниях, он легко дозируется по силе
и продолжительности и хорошо сочетается с другими средствами.
В зависимости от задач, степени утомления, характера выполненной работы применяются различные методики массажа. Для целенаправленного воздействия надо прежде всего правильно выбрать форму
массажа общий или частный, преобладающие приемы, темп выполнения, продолжительность сеанса. Например, для снятия нервномышечного напряжения и отрицательных эмоций лучше провести общий массаж, включая в основном приемы поглаживания, легкие разминания, потряхивание. Все эти приемы проводятся в медленном темпе
без глубокого воздействия. Для воздействия на мышцы сеанс массажа
будет отличаться большей продолжительностью и более глубоким воздействием. Основным приемом в данном случае будет разминание тех
мышц, которые несли основную нагрузку при выполнении работы.
128
При выполнении массажа необходимо соблюдать следующие условия.
1. Помещение для массажа должно быть хорошо проветрено, но
температура воздуха рекомендуется в пределах от 22 до 26 ºС.
2. Руки массажиста и кожа пациента должны быть чистыми.
3. Положение пациента должно исключать напряжение мышц.
4. Темп проведения приемов равномерный, не быстрый.
5. Повышает эффективность применения массажа теплый душ перед сеансом или горячая ванна после сеанса.
Восстановление работоспособности утомленных мышц зависит от
величины рецепторного поля, на которое воздействуют массажными
манипуляциями. Чем больше рецепторное поле, тем сильнее восстановительный эффект. Начинать массаж необходимо с крупных, а заканчивать на более мелких мышечных группах.
Фармакологические средства восстановления
Целенаправленная регуляция обмена веществ в целях быстрейшего восполнения израсходованных при физических нагрузках пластических и энергетических ресурсов организма, активации ферментных систем, влияния на нервно-эндокринную регуляцию организма при помощи малотоксичных биологически активных веществ – одно из направлений в современной комплексной системе восстановления.
Различные фармакологические препараты могут оказывать влияние на многие процессы, происходящие в организме: это и активация
белкового обмена (препараты пластического действия), создание запасов питательных веществ в организме (препараты энергетического действия), стимуляция кроветворения. Группа растительных препаратов
обладает так называемым адаптогенным эффектом. Они вызывают комплекс приспособительных реакций, позволяющих организму быстрее
адаптироваться к воздействиям извне (жень-шень, элеутерокок, китайский лимонник, левзея, аралия и некоторые другие). Из препаратов животного происхождения таким эффектом обладает пантакрин, приготовленный из рогов оленей.
Проблемы ускорения процессов восстановления в организме человека актуальны не только для спортсменов и людей, подверженных постоянно большим нагрузкам. Не менее актуальными эти вопросы становятся для обычного человека, например, после перенесенного заболевания, когда ранее привычная нагрузка может оказаться чрезмерной.
Применительно к студентам вопросы восстановления работоспособности особенно актуально встают в период сессии, хотя при высоких систематических нагрузках на занятиях восстановление работоспособности имеет не менее важное значение. Комплексное применение мер,
предупреждающих развитие переутомления, и восстановительных
средств позволяет эффективно заниматься трудовой или учебной деятельностью без риска нанесения ущерба здоровью.
129
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Грин Н. Биология: в 3 т.: пер с англ. / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. −
М. : Мир, 1993.
2. Гриненко М.Ф. С помощью движений / М.Ф. Гриненко, Г.С. Решетников. – М.: Физкультура и здоровье, 1984.
3. Ильинич В.И. Студенческий спорт и жизнь / В.И. Ильинич. – М.: Аспект Пресс, 1995.
4. Захаров Е.Н. Энциклопедия физической подготовки (Методические
основы развития физических качеств) / Е.Н. Захаров, А.В. Карасев,
А.А. Сафонов; под общ. ред. А.В. Карасева. – М.: Лептос, 1994.
5. Козлов В.И. Микроциркуляция при мышечной деятельности /
В.И. Козлов, И.О. Тупицын. − М.: Физкультура и спорт, 1982.
6. Кузнецов В.В. Специальная силовая подготовка спортсмена /
В.В. Кузнецов. – М.: Советская Россия, 1975.
7. Мильнер Е.Г. Формула жизни / Е.Г. Мильнер. − М.: ФиС, 1991.
8. Моисеева Н.И. Временная среда и биологические ритмы / Н.И. Моисеева, В.М. Сысуев. – Л.: Наука, 1984.
9. Солодков А.С. Физиологические основы адаптации к физическим
нагрузкам / А.С. Солодков. – Л.: ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта, 1988.
10. Солодков А.С. Адаптация в спорте: теоретические и прикладные
аспекты / А.С. Солодков // ТиПФК. − 1990. − №5. − С. 3–6.
11. Солодков А.С. Адаптация к мышечной деятельности − механизмы
и закономерности / А.С. Солодков // Физиология в высших учебных
заведениях России и СНГ. − 1998. − С. 75–77.
12. Филин В.П. Воспитание физических качеств у юных спортсменов /
В.П. Филин. – М.: Физкультура и спорт, 1974.
13. Физиология человека: в 3 т.: пер с англ. / под ред. Р. Шмидта и
Г. Тевса. − М.: Мир, 1996.
14. Физическая культура: учебное пособие / под общ. ред. Е.В. Конеевой. − Ростов н/Д: Феникс, 2006.
15. Харабуга С.Г. Суточный ритм и работоспособность / С.Г. Харабуга. – М.: Знание, 1976.
16. Шапошникова В.И. Биоритмы – часы здоровья / В.И. Шапошникова. – М.: Советский спорт, 1991.
130
Учебное издание
С м и р н о в Игорь Юрьевич
ФИЗКУЛЬТУРА ДЛЯ АКТИВНЫХ СТУДЕНТОВ
Учебное пособие
Подписано в печать
.12.2011. Формат бумаги 60х84 1/16.
Печать трафаретная. Печ. л. 8,06. Заказ
. Тираж 500 экз. (1 з. 100).
Костромской государственный технологический университет.
Редакционно-издательский отдел.
Кострома, ул. Дзержинского, 17.
Тел. 31-15-21, e-mail: rio@kstu.edu.ru
I SBN 5 - 8 2 8 5 - 0 5 8 7 - 4
9 785828 505876
131