Физиологические основы физической культуры и спорта

после длительного бега первой возвращается к исходным параметрам функция внешнего дыхания (частота и глубина);

через более длительный срок стабилизируются частота сердечных сокращений и артериальное давление;

показатели сенсомоторных реакций  возвращаются к исходному уровню спустя сутки и более;

у марафонцев восстановление основного  обмена наблюдается лишь на третьи сутки после пробега.

Рациональное сочетание нагрузок и отдыха - необходимое условие сохранения и развития активности восстановительных процессов. Дополнительными средствами восстановления могут быть факторы гигиены, питания, массаж, использование биологически активных веществ (например, витаминов). Главный критерий положительной динамики восстановительных процессов - готовность к повторной деятельности, а наиболее объективный показатель восстановления работоспособности - максимальный объем пов-торной работы.

С особой тщательностью необходимо учитывать нюансы восстановительных процессов при организации занятий физическими упражнениями и планировании тренировочных нагрузок. Повторные нагрузки целесообразно выполнять в фазе повышенной работоспособности. Слишком длинные интервалы отдыха снижают эффективность тренировочного процесса. Например, после скоростного бега на 60-80 м кислородный долг ликвидируется в течение 5-8 мин. Возбудимость же центральной нервной системы в течение этого промежутка времени еще сохраняется на высоком уровне. Поэтому интервал в 5-8 мин - оптимальный для повторения скоростной работы.

В качестве ускоряющего процесс  восстановления средства в спортивной практике с успехом используется активный отдых, т. е. переключение на другой вид деятельности. Значение активного  отдыха для восстановления работоспособности  впервые было установлено русским физиологом И.М.Сеченовым (1829-1905), который показал, что явно выраженное ускорение восстановления работоспособности утомленной конечности происходит не при ее пассивном отдыхе, а при работе в период отдыха другой конечностью.

2.5. Биологические ритмы.

Биологические ритмы - регулярное периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий. В той или иной мере они присущи всем живым организмам; характеризуются периодом, амплитудой, фазой, средним уровнем, профилем. Делятся на экзогенные, т. е. вызванные воздействием окружающей среды извне, и эндогенные, обусловленные активными процессами в самой живой системе. Существуют биоритмы клеток, органа, организма, сообщества.

По выполняемой функции биологические ритмы делят на физиологические - рабочие циклы, связанные с деятельностью отдельных систем (дыхание, сердцебиение и др.), и экологические, или адаптивные, служащие для приспособления организма к периодичности окружающей среды (например, зима - лето). Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки (например, от 60 уд./мин сердца в покое до 180-200 уд./мин при выполнении работы); период экологических ритмов сравнительно постоянен, закреплен генетически (т.е. связан с наследственностью), в естественных условиях захвачен циклами окружающей среды, выполняет функцию биологических часов.

В качестве распространенного примера действия физиологических часов можно привести данные о «совах» и «жаворонках». Давно замечено, что даже в течение дня работоспособность меняется, ночь же предназначена природой для отдыха. Многочисленными наблюдениями и исследованиями установлено: в среднем период активности, когда уровень физиологических функций высок, характерен для отрезка времени с 10 до 12 и с 16 до 18 ч. К 14ч и в вечерние часы работоспособность снижается. Но не для всех людей такая закономерность характерна: одни успешнее справляются с работой с утра и в первой половине дня (их называют жаворонками), другие - вечером и даже ночью (их называют совами).

Говоря о биологических ритмах, нельзя не отметить существенной значимости современных социальных ритмов, в  плену которых мы находимся постоянно: начало и конец рабочего дня, укорочение отдыха и сна, несвоевременный прием пищи, ночные бдения и т. д. Социальные ритмы оказывают всевозрастающее давление на ритмы биологические, ставят их в зависимость, не считаясь с естественными потребностями организма. Для студентов характерны большая социальная активность и высокий эмоциональный тонус. Видимо, не случайно гипертоническая болезнь более присуща этой категории людей, чем их сверстникам из других социальных групп.

Таким образом, ритмы жизни обусловлены протеканием физиоло-гических процессов в организме, влиянием природных и социальных факторов окружающей среды: сменой времен года, суток, состоянием солнечной активности и космического излучения, вращением Луны вокруг Земли, относительным расположением и влиянием планет друг на друга, сменой сна и бодрствования, трудовых процессов и отдыха, двигательной активности и пассивного отдыха и т.д. Все органы и функциональные системы организма (сердечно-сосудистая, дыхательная, выделительная, секреторная, эндокринная и т. д.) имеют собственные ритмы, измеряемые в секундах, часах, неделях, месяцах и годах. Взаимодействуя друг с другом, биоритмы отдельных органов и систем образуют упорядоченную систему ритмических процессов, которая и осуществляет организацию деятельности целостного организма во времени.

Спорт высших достижений - это своеобразный пример совершенствования человеческого  организма, в основе которого лежит  прежде всего труд. Однако знание и  рациональное использование биологических  ритмов могут существенно помогать в процессе подготовки и в выступлениях на соревнованиях. Если обратить внимание на календарь соревнований, то оказывается, что наиболее интенсивная часть программы приходится на утренние (с 10 до 12) и вечерние (с 15 до 19) часы, т. е. те часы суток, которые оказываются самыми близкими к естественным подъемам работоспособности. Многие исследователи считают, что основную нагрузку спортсмены должны получать во второй половине дня.

Учитывая биоритмы, можно добиваться более высоких результатов меньшей физиологической ценой. Профессиональные спортсмены тренируются подчас по нескольку раз в день, особенно в предсоревновательный период, и многие из них показывают хорошие результаты благодаря тому, что они подготовлены к любому времени соревнований.

Наука о биологических ритмах имеет также огромное практическое значение для медицины. Появились даже новые понятия: хрономедицина, хронодиагностика, хронотерапия, хронопрофилактика, хронопатология, хронофармакология и др. Эти понятия связаны с использованием факторов времени, биоритмов в практике лечения больных. Ведь физиологические показатели одного и того же человека, полученные утром, в полдень или глубокой ночью, существенно отличаются и могут трактоваться с различных исходных позиций. Стоматологи, например, знают, что чувствительность зубов к болевым раздражителям максимальна к 18 ч и минимальна вскоре после полуночи, поэтому все наиболее болезненные процедуры они стремятся выполнять утром. Следовательно, вполне естественным является обоснованное использование фактора времени во многих областях деятельности человека. Составление режима рабочего дня, учебных занятий, питания, отдыха, занятий физическими упражнениями без учета закономерностей проявления биологических ритмов может быть связано не только со снижением умственной или физической работоспособности, но и с развитием какого-либо заболевания.

2.6. Гипокинезия и гиподинамия

Гипокинезия (греч. Hypo - понижение, уменьшение, недостаточность; kinesis - движение) - особое состояние организма, обусловленное недостаточностью двигательной активности, т. е. ограничение количества и объема движений в результате образа жизни, особенностей профессиональной деятельности, постельного режима в период заболевания и т. д. В ряде случаев это состояние приводит к гиподинамии. Гиподинамия (греч. hypo - уменьшение, понижение; dynamis - сила) - совокупность отрицательных морфофункциональных изменений в организме вследствие длительной гипокинезии. Это атрофические изменения в мышцах, общая физическая детренированность, детренированность сердечно-сосудистой системы, понижение ортостатической устойчивости, изменение водно-солевого баланса, системы крови, деминерализация костей и т. д. В конечном итоге все сводится к снижению функциональной активности органов и систем и нарушениям функционирования регуляторных механизмов, обеспечивающих их взаимосвязь, ухудшению устойчивости к различным неблагоприятным факторам. Интенсивность и объем афферентной информации, связанной с мышечными сокращениями, уменьшаются, нарушается координация движений, снижается тонус мышц (тургор), падает выносливость и снижаются силовые показатели при различных формах двигательной деятельности.

Наиболее устойчивы к развитию гиподинамических признаков мышцы  антигравитационного характера (мышцы  шеи, спины и др.). Мышцы живота атрофируются сравнительно быстро, что неблагоприятно сказывается на функции органов кровообращения, дыхания, пищеварения и т. д. В условиях гиподинамии снижается сила сердечных сокращений, в связи с уменьшением венозного возврата в предсердия уменьшаются минутный объем, масса сердца и его энергетический потенциал, ослабляется сердечная мышца, снижается количество циркулирующей крови в связи с застаиванием ее в депо и капиллярах. При этом тонус артериальных и венозных сосудов ослабляется, снижается кровяное давление, ухудшается снабжение тканей кислородом (гипоксия) и падает интенсивность обменных процессов (нарушения в балансе белков, жиров, углеводов, воды и солей). Изменение функции дыхания характеризуется уменьшением жизненной емкости легких и легочной вентиляции, интенсивности газообмена. Все это сопровождается ослаблением взаимосвязи двигательных и вегетативных функций, неадекватностью нервно-мышечных напряжений. Таким образом, при гиподинамии в организме создается ситуация, чреватая «аварийными» последствиями для его жизнедеятельности. Если еще добавить, что отсутствие необходимых систематических физических нагрузок связано с негативными изменениями в деятельности высших отделов головного мозга, его подкорковых структур и образований, то становится ясно, почему снижаются и общие защитные силы организма и почему возникает повышенная утомляемость, нарушается сон и т.д., снижается способность поддерживать высокую умственную или физическую работоспособность.

2.7. Физические упражнения как основное средство физической культуры 

Основным средством физической культуры являются физические упражнения. Существует так называемая физиологическая классификация этих упражнений, которая, несмотря на чрезвычайное многообразие мышечной деятельности человека, в определенной степени объединяет отдельные группы упражнений по физиологическим признакам. К средствам физической культуры относятся также оздоровительные силы природы (солнце, воздух и вода) и гигиенические факторы (санитарно-гигиеническое состояние мест занятий, режим труда, отдыха, сна и питания). Устойчивость организма к действию неблагоприятных факторов зависит от врожденных и приобретенных свойств. Эта устойчивость достаточно лабильна и поддается тренировке как средствами мышечных нагрузок, так и различными внешними воздействиями (температурным режимом, уровнем кислорода, углекислого газа и т.д.). Отмечено, например, что физическая тренировка за счет совершенствования ряда физиологических механизмов повышает устойчивость к перегреванию, переохлаждению, гипоксии, действию некоторых токсических веществ, снижает заболеваемость и повышает работоспособность. Исследования показали, что тренированные лыжники при охлаждении тела до 35°С сохраняют высокую работоспособность. Если нетренированные люди не в состоянии выполнять работу при подъеме температуры до 37-38°С, то тренированные успешно справляются с нагрузкой даже тогда, когда температура достигает 39 °С и более.

У людей, которые систематически активно занимаются физическими упражнениями, существенно повышается психическая, умственная и эмоциональная устойчивость при выполнении напряженной умственной или физической деятельности.

К числу основных физических (или  двигательных) качеств, обеспечивающих высокий уровень физической работоспособности человека, обычно относят силу, быстроту и выносливость, которые проявляются, как правило, в определенных соотношениях в зависимости от условий выполнения той или иной двигательной деятельности, ее характера, специфики, продолжительности, мощности и интенсивности. Названные физические качества дополняются гибкостью и ловкостью, зачастую во многом определяющих успешность выполнения некоторых видов физических упражнений.

Чтобы понять многообразие и специфичность воздействия упражнений на организм человека, есть смысл ознакомиться с физиологической классификацией физических упражнений (с точки зрения спортивных физиологов). В основу этой классификации положены определенные физиологические классификационные признаки, которые присущи всем видам мышечной деятельности, входящим в конкретную группу. Так, по характеру мышечных сокращений работа этих мышц может носить статический или динамический характер. Деятельность мышц в условиях сохранения неподвижного положения тела или его звеньев, а также упражнение мышц при удержании какого-либо груза без его перемещения, характеризуется как статическая работа (статическое усилие). Статические усилия имеют место при поддержании разнообразных поз тела, а усилия мышц при динамической работе связаны с перемещениями тела или его звеньев в пространстве.

Значительная группа видов физических упражнений выполняется хотя и относительно, но все же в строго постоянных (стандартных) условиях как на тренировках, так и на соревнованиях; двигательные акты при этом выполняются в определенной последовательности. В рамках определенных стандартных движений и условий их выполнения совершенствуются показатели результативности осуществления конкретных движений с проявлением силы, быстроты, выносливости, высокой координации.

Есть также большая группа физических упражнений, особенностью которых является нестандартность, непостоянство условий их выполнения, постоянно меняющаяся ситуация, требующая мгновенной двигательной реакции (это единоборства, спортивные игры и т.п.). Две большие группы физических упражнений, связанные с тем или иным видом спорта, со стандартностью или нестандартностью движений, в свою очередь, делятся по характеру воздействия их на организм на упражнения (движения) циклического характера (ходьба, бег, плавание, гребля, передвижение на коньках, лыжах, велосипеде и т. п.) и упражнения ациклического характера (упражнения без обязательной слитной повторяемости определенных циклов, имеющие четко выраженное начало и завершение движения: прыжки, метание, гимнастические и акробатические элементы, поднимание тяжестей и т. д.). Общим для всех движений циклического характера является то, что все они могут представлять собой работу не только постоянной, но и переменной мощности с различной продолжительностью выполнения. Многообразный характер движений не всегда дает возможность определить точно мощность выполненной работы (т. е. количество работы в единицу времени, связанное с силой мышечных сокращений, их частотой и амплитудой), поэтому в таких случаях часто используется термин «интенсивность». Понятно, что предельная длительность работы зависит от мощности и интенсивности выполняемой работы, ее объема. Характер ее выполнения самым непосредственным образом связан с развитием утомления в организме. Если мощность работы велика, то длительность ее мала вследствие быстро наступающего утомления, и наоборот. При работе циклического характера спортивные физиологи различают зону максимальной мощности работы (продолжительность ее не превышает 20-30 с, причем утомление и снижение работоспособности большей частью наступает уже через 10-15 с), субмаксимальной (продолжительность ее составляет от 20-30 с до 3-5 мин), большой (продолжительность от 3-5 до 30-50 мин) и умеренной (продолжительность 50 мин и более).