Глава 2. МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

Глава 2. МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ.

Организм человека развивается под влиянием генотипа (наследственности), а также факторов постоянно изменяющейся внешней природной и социальной среды. Физиологическая регуляция процессов, протекающих в организме, весьма совершенна и позволяет ему постоянно приспосабливаться к изменяющимся воздействиям внешней среды.

Все органы и системы человеческого организма находятся в постоянном взаимодействии и являются саморегулирующей системой, в основе которой лежат функции нервной и эндокринной систем организма. Взаимосвязанная и согласованная работа всех органов и физиологических систем организма обеспечивается гуморальными и нервными механизмами. При этом ведущую роль играет и центральная нервная система, которая способна воспринимать воздействия внешней среды и отвечать на него, включая взаимодействие психики человека, его двигательных функций с различными условиями внешней окружающей среды.

Деятельность организма как единого целого включает взаимодействие психики человека, его двигательных и вегетативных функций с различными условиями окружающей среды, которые могут быть как полезными, так и пагубными для здоровья. Функционально все органы и системы организма человека находятся в тесной взаимосвязи. Активизация деятельности одного органа обязательно влечет за собой активизацию деятельности других органов. Отличительная особенность человека — сознательное и активное воздействие на внешние природные и социально-бытовые условия, определяющие состояние здоровья людей, их работоспособность, продолжительность жизни и рождаемость.

Единство организма человека с внешней средой проявляется прежде всего в непрекращающемся обмене веществ и энергии. Ни одна ткань, ни одна клетка организма не могут нормально осуществлять свои жизненные функции без притока питательных веществ и кислорода, без непрерывного удаления продуктов распада.

Обмен веществ (метаболизм) — это одновременные, но не всегда одинаково протекающие по своей интенсивности процессы ассимиляции (анаболизм) и диссимиляции (катаболизм). За счет ассимиляции происходит накопление пластических веществ, идущих на формирование различных тканей организма (масса тела) и энергетических веществ, необходимых для существования всех процессов жизнедеятельности, в том числе движения. За счет диссимиляции совершается распад химических веществ, накопленных в процессе ассимиляции и освобождение потенциальной химической энергии, которая обеспечивает деятельность всех органов и выполнение внешней работы. Оба процесса осуществляются при условии поступления, переработки и усвоения пластических и богатых потенциальной химической энергией веществ (белки, жиры и углеводы), витаминов, минеральных веществ и микроэлементов из внешней среды в виде продуктов, а также удаления из организма продуктов распада. Некоторые органические вещества при избыточном поступлении могут депонироваться, т.е. отлагаться в организме в виде запасов.

Реакция синтеза требует для своего осуществления притока энергии извне. Затрачивающаяся при этом энергия превращается в потенциальную химическую энергию сложных молекул. Все химические реакции в организме, в том числе переваривание пищи, окислительные, восстановительные и другие процессы, осуществляются при участии биологических катализаторов (ферментов). Обмен веществ и энергии в организме регулируется нервным и гуморальным путями. В изменении обмена веществ, обеспечивающем приспособление организма к различным условиям жизни, важное значение имеют условные рефлексы. Индифферентные раздражения после повторного сочетания с факторами, влияющими на обмен веществ и энергии, могут условно рефлекторным путем изменять его в нужном направлении.

Не останавливаясь на таких вопросах, как обмен белков, углеводов, липоидов и их регуляция, водно-солевой обмен, витамины, следует сказать еще несколько слов по вопросу обмена энергии. Известно, что в процессе жизнедеятельности организма его энергетические запасы уменьшаются. Энергия расходуется на осуществление различных физиологических функций, внешнюю работу, поддерживание температуры и т.д. Поддержание и продолжение жизни возможно лишь при постоянном пополнении запасов энергии, что и происходит благодаря приему пищи. Соотношение количества энергии, поступающей с пищей и энергии, которая расходуется организмом, называется энергетическим запасом. В условиях недостаточного питания они уменьшаются.

Отличительной особенностью человека является возможность созидательно и активно изменять как внешние природные, так и социально-бытовые условия для укрепления здоровья, повышения умственной и физической работоспособности.

Однако без знания строения человеческого тела, закономерностей деятельности отдельных органов, систем и всего организма, особенностей протекания сложных процессов жизнедеятельности невозможно правильно организовать процесс физического воспитания, определять объем и интенсивность физических упражнений, а также их подбор с учетом задач тренировки и индивидуальных особенностей занимающихся.

Выделение органов в организме человека в системы условно, так как они функционально взаимосвязаны между собой. Различают следующие системы человеческого организма: опорно-двигательную, сердечно-сосудистую, дыхательную, нервную, эндокринную, выделительную, пищеварительную, лимфатическую и др.

Прямохождение человека, хорошее развитие рук и головного мозга обуславили целый ряд особенностей скелета человека. Скелет состоит из 206 костей (85 парных и 36 непарных), которые по принципу их строения делятся на трубчатые, губчатые и плоские. Трубчатые кости образуют основу скелета рук и ног. Губчатые выполняют в основном защитную и опорную функции — ребра, грудина, позвонки и др., а плоские служат главным образом для защиты и прикрепления органов (кости черепа, таза и т.д.). Кости соединяются между собой связками, хрящами и суставами. Суставы служат не только для движений. Они смягчают толчки при прыжках, беге и ходьбе. Кости выполняют роль рычагов, которые приводятся в движение мышцами.

В каждой кости содержатся все виды тканей, но преобладает костная, представляющая разновидность соединительной ткани. В состав кости входят органические и неорганические вещества. Неорганические (65 — 70% сухой массы кости) — это в основном фосфор и кальций. Органические (30 — 35%) — это клетки кости, коллагеновые волокна. Эластичность, упругость костей зависит от наличия в них органических веществ, а твердость обеспечивается минеральными солями кальция и фосфора. С возрастом содержание минеральных веществ, в основном карбоната кальция, становится меньше, что приводит к снижению упругости и эластичности костей, обусловливая их ломкость (хрупкость).

Снаружи кость покрыта тонкой оболочкой — надкостницей, плотно соединяющейся с веществом кости. Надкостница имеет два слоя: наружный плотный слой насыщен сосудами (кровеносными и лимфатическими) и нервами, а внутренний костеобразующий — особыми клетками, которые способствуют росту кости в толщину. За счет этих клеток происходит и срастание кости при ее переломе. Надкостница покрывает кость почти на всем ее протяжении, за исключением суставных поверхностей. Рост костей в длину происходит за счет хрящевых частей, расположенных на краях.

Суставы обеспечивают подвижность сочленяющимся костям скелета. Суставные поверхности покрыты тонким слоем хряща, что обеспечивает скольжение суставных поверхностей с малым трением. Каждый сустав полностью заключен в суставную сумку. Стенки этой сумки выделяют суставную жидкость, которая выполняет роль смазки. Связочно-капсульный аппарат и окружающие сустав мышцы укрепляют и фиксируют его. Основными направлениями движения, которые обеспечивают суставы, являются: сгибание-разгибание, отведение-приведение, вращение и круговые движения. Скелет человека (рис. 2.1) делится на скелет головы, туловища и конечностей.

Скелет головы называется черепом, который имеет сложное строение. Он состоит из 20 парных и непарных костей, соединенных друг с другом неподвижно, кроме нижней челюсти. В черепе находится мозг и некоторые сенсорные системы: зрительная, слуховая, обонятельная. При занятиях физическими упражнениями большое значение имеет наличие опорных мест черепа — контрфорсов, которые смягчают толчки и сотрясения при беге, прыжках.

Непосредственно с туловищем череп соединяется с помощью двух первых шейных позвонков. Скелет туловища состоит из позвоночного столба и грудной клетки. Позвоночный столб состоит из 33 — 34 позвонков и имеет пять отделов: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5 сросшихся позвонков) и копчиковый (сросшиеся 4 — 5 позвонков). Соединение позвонков осуществляется с помощью хрящевидных, эластичных межпозвоночных дисков и суставных отростков. Межпозвоночные диски увеличивают подвижность позвоночника. Чем больше их толщина, тем выше гибкость. Если изгибы позвоночного столба выражены сильно (при сколиозах) подвижность грудной клетки уменьшается. Плоская или округлая спина (горбатая) свидетельствует о слабости мышц спины. Коррекция осанки проводится общеразвивающими, силовыми упражнениями и упражнениями на растягивания.

В основной скелет входит и грудная клетка, которая выполняет защитную функцию для внутренних органов и состоит из грудины, 12 пар ребер и их соединений. Ребра представляют собой плоские дугообразноизогнутые длинные кости, которые при помощи гибких хрящевидных концов прикрепляются подвижно к грудине. Все соединения ребер очень эластичны, что имеет важное значение для обеспечения дыхания.

Скелет верхней конечности образован плечевым поясом, состоящим из двух лопаток и двух ключиц, и свободной верхней конечности, включающей плечо, предплечье и кисть.

Скелет нижней конечности образован тазовым поясом, состоящим из двух тазовых костей и крестца, и скелетом свободной нижней конечности, включающей бедро, голень и стопу.

1 — череп, 2 — позвоночный столб, 3 — ключица, 4 — ребро, 5 — грудина, 6 — плечевая кость, 7 — лучевая кость, 8 — локтевая кость, 9 — кости запястья, 10 — пястные кости, 11 — фаланги пальцев кисти, 12 — подвздошная кость, 13 — крестец, 14 — лобковая кость, 15 — седалищная кость, 16 — бедренная кость, 17 — надколенник, 18 — большая берцовая кость, 19 — малоберцовая кость. 20 — кости предплюсны, 21 — плюсневые кости, 22 — фаланги пальцев стопы.

Правильно организованные занятия по физическому воспитанию не наносят ущерба развитию скелета, он становится более прочным в результате утолщения коркового слоя костей. Это имеет важное значение при выполнении физических упражнений, требующих высокой механической прочности (бег, прыжки и т.д.). Также выполнение силовых и скоростно-силовых упражнений способствуют замедлению процесса старения костей.

Неправильное построение тренировочных занятий может привести к перегрузке опорного аппарата. Однобокость в выборе упражнений также может вызвать деформацию скелета.

У людей с ограниченной двигательной активностью, труд которых характеризуется удержанием определенной позы в течение длительного времени, возникают значительные изменения костной и хрящевой ткани, что особенно неблагоприятно отражается на состоянии позвоночного столба и межпозвоночных дисков. Занятия физическими упражнениями укрепляют позвоночник и за счет развития мышечного корсета ликвидируют различные искривления, что способствует выработке правильной осанки и расширению грудной клетки.

Любая двигательная, в том числе и спортивная, деятельность совершается при помощи мышц, за счет их сокращения. Поэтому строение и функциональные возможности мускулатуры необходимо знать любому человеку, но в особенности тем, кто занимается физическими упражнениями и спортом.

На долю мышц приходится значительная часть сухой массы тела человека. У женщин на мышцы приходится до 35% общей массы тела, а у мужчин до 50%. Специальной силовой тренировкой можно значительно увеличить мышечную массу. Физическое бездействие приводит к уменьшению мышечной массы, а зачастую — к увеличению жировой массы.

В организме человека различают несколько видов мышц: скелетные (поперечно-полосатые), гладкие и сердечная мышцы. Деятельность мышц регулируется центральной нервной системой. Скелетные мышцы удерживают тело человека в равновесии и осуществляют все движения. При сокращении мышцы укорачиваются и через свои эластичные элементы — сухожилия осуществляют движения частей скелета. Работой скелетных мышц можно управлять по желанию человека, однако, при интенсивной работе они очень быстро утомляются.

Гладкие мышцы входят в состав внутренних органов человека. Гладкомышечные клетки укорачиваются в результате сокращения сократительных элементов, но скорость их сокращения в сотни раз меньше, чем в скелетных мышцах. Благодаря этому гладкие мышцы хорошо приспособлены к длительному стойкому сокращению без утомления и с незначительными энергозатратами.

Основа мышц — белки, составляющие 80 — 85% мышечной ткани (исключая воду). Главное свойство мышечной ткани — сократимость, она обеспечивается благодаря сократительным мышечным белкам — актину и миозину.

В каждую мышцу входит нерв, распадающийся на тонкие и тончайшие ветви. Нервные окончания доходят до отдельных мышечных волокон, передавая им импульсы (возбуждение), которые заставляют их сокращаться. Мышцы на своих концах переходят в сухожилия, через которые они передают усилия на костные рычаги. Сухожилия также обладают упругими свойствами и являются последовательными упругими элементами мышц. Сухожилия обладают большей прочностью на растяжение по сравнению с мышечной тканью. Наиболее слабыми и поэтому часто травмируемыми участками мышцы являются переходы мышцы в сухожилие. Поэтому перед каждым тренировочным занятием необходима хорошая предварительная разминка.

Мышцы в организме человека образуют рабочие группы и работают, как правило, скоординировано (согласовано) в пространственно-временных и динамико-временных отношениях. Такое взаимодействие называется мышечной координацией. Чем больше количество мышц или групп принимает участие в движении, тем сложнее движение и тем больше энергозатраты и тем большую роль играет межмышечная координация для повышения эффективности движения. Более совершенная межмышечная координация приводит к увеличению проявляемой силы, быстроты, выносливости и гибкости.

Все мышцы пронизаны сложной системой кровеносных сосудов. Протекающая по ним кровь снабжает их питательными веществами и кислородом. Сила сокращения мышцы зависит от площади поперечного сечения мышцы, от величины площади ее прикрепления к кости, а также от направления развиваемого мышцей усилия и длины плеча приложения силы. Например, сгибатель бицепса может создать усилия до 150 кг, а голени до 480 кг.

В процессе сокращения мышцы участвует одновременно лишь часть мышечных волокон, остальные в это время выполняют пассивную функцию. Поэтому мышцы могут совершать длительное время работу, однако постепенно они теряют свою работоспособность и наступает утомление мышц.

Сокращение и напряжение мышцы осуществляется за счет энергии, освобождающейся при химических превращениях, которые происходят при поступлении в мышцу нервного импульса или нанесении на нее непосредственного раздражения. Химические превращения в мышце протекают как при наличии кислорода (в аэробных условиях), так и при его отсутствии (в анаэробных условиях). Таким образом, конечный процесс, обеспечивающий все энергетические расходы мышцы, — процесс окисления. Между тем длительная деятельность мышцы возможна лишь при достаточном поступлении к ней кислорода, так как содержание веществ, способных отдавать энергию, в анаэробных условиях постепенно падает.

В результате физических тренировок объем и сила мышцы значительно возрастает в 1,5 — 3 раза, а скорость сокращения и сопротивляемость к неблагоприятным факторам повышается в 1,2 — 2 раза, что приводит к возрастанию прочности сухожилий под влиянием мышечных усилий. Основные группы мышц наглядно представлены на рисунке 2.2.

Мышцы рук.

1. Дельтовидная мышца. Она покрывает плечевой сустав. Состоит из трех пучков: переднего, среднего и заднего.

2. Бицепс или двуглавая мышца плеча. Расположена на передней поверхности руки.

3. Трицепс или трехглавая мышца плеча. Расположена на задней поверхности руки.

4. Сгибатели и разгибатели пальцев. Одни расположены на внутренней поверхности предплечья, другие на внешней стороне.

Мышцы плечевого пояса.

5. Грудино-ключично-сосцевидная мышца.

6. Лестничные мышцы шеи располагаются в глубине шеи.

7. Трапециевидная мышца. Находится на задней поверхности шеи и грудной клетки.

Мышцы груди.

8. 
   Большая грудная мышца. Расположена на передней поверхности грудной клетки.
   

10. Межреберные мышцы. Находятся на ребрах.

Мышцы живота.

11. Прямая мышца. Расположена вдоль передней поверхности брюшного пресса.

12. Наружная косая мышца. Находится сбоку брюшного пресса.

Мышцы спины.

13. 
    Широчайшая мышца. Находится на задней поверхности грудной клетки.
    
14. 
    Длинные мышцы. Расположены вдоль позвоночника.
    

Мышцы ног.

15. Ягодичные мышцы. Двигают ногу в тазобедренном суставе, отводят, разгибают, вращают бедро внутрь и наружу.

16. Четырехглавая мышца. Находится на передней поверхности бедра.

17. Двуглавая мышца. Расположена на задней поверхности бедра.

18. Икроножная мышца. Расположена на задней поверхности голени.

19. Камбаловидная мышца. Находится в глубине голени.

Мышцы туловища включают мышцы грудной клетки, спины и живота. Мышцы грудной клетки участвуют в движениях верхних конечностей, а также обеспечивают произвольные и непроизвольные дыхательные движения. Дыхательные мышцы грудной клетки называются наружными и внутренними межреберными мышцами. К дыхательным мышцам относится также и диафрагма. Мышцы спины состоят из поверхностных и глубоких мышц. Поверхностные обеспечивают некоторые движения верхних конечностей, головы и шеи. Глубокие («выпрямители туловища») прикрепляются к остистым отросткам позвонков и тянутся вдоль позвоночника. Мышцы спины участвуют в поддержании вертикального положения тела, при сильном напряжении (сокращении) вызывают прогибание туловища назад. Брюшные мышцы поддерживают давление внутри брюшной полости (брюшной пресс), участвуют в некоторых движениях тела (сгибание туловища вперед, наклоны и повороты в стороны), в процессе дыхания.

Мышцы головы и шеи — мимические, жевательные и приводящие в движение голову и шею. Мимические мышцы прикрепляются одним своим концом к кости, другим — к коже лица, некоторые могут начинаться и оканчиваться в коже. Мимические мышцы обеспечивают движения кожи лица, отражают различные психические состояния человека, сопутствуют речи и имеют значение в общении. Жевательные мышцы при сокращении вызывают движение нижней челюсти вперед и в стороны. Мышцы шеи участвуют в движениях головы. Задняя группа мышц, в том числе и мышцы затылка, при тоническом (от слова «тонус») сокращении удерживает голову в вертикальном положении.

Мышцы верхних конечностей обеспечивают движения плечевого пояса, плеча, предплечья и приводят в движение кисть и пальцы. Главными мышцами-антагонистами являются двуглавая (сгибатель) и трехглавая (разгибатель) мышцы плеча. Движения верхней конечности и прежде всего кисти чрезвычайно многообразны.

Мышцы нижних конечностей обеспечивают движения бедра, голени и стопы. Мышцы бедра играют важную роль в поддержании вертикального положения тела, но у человека они развиты сильнее, чем у других позвоночных. Мышцы, осуществляющие движения голени, расположены на бедре (например, четырехглавая мышца, функцией которой является разгибание голени в коленном суставе; антагонист этой мышцы — двуглавая мышца бедра). Стопа и пальцы ног приводятся в движение мышцами, расположенными на голени и стопе. Сгибание пальцев стопы осуществляется при сокращении мышц, расположенных на подошве, а разгибание — мышцами передней поверхности голени и стопы.

Итак, опорно-двигательный аппарат состоит из костей, связок, мышц, мышечных сухожилий. Большинство сочленяющихся костей соединены связками и мышечными сухожилиями, образуя суставы конечностей, позвоночника и др. Основные функции — опора и перемещение тела и его частей в пространстве.

Главная функция суставов — участвовать в осуществлении движений. При систематических занятиях физическими упражнениями и спортом суставы развиваются и укрепляются, повышается эластичность связок и мышечных сухожилий, увеличивается гибкость. И наоборот, при отсутствии движений разрыхляется суставный хрящ и изменяются суставные поверхности, сочленяющиеся кости, появляются болевые ощущения, возникают воспалительные процессы.

В условиях нормальной физиологической деятельности и двигательной активности суставы долго сохраняют объем (амплитуду) движений и медленно подвергаются старению. Но чрезмерные физические нагрузки пагубно сказываются на строении и функциях суставов. Суставные хрящи могут истончаться, суставная капсула и связки склерозируются, по периферии образуются костные выступы и т.д. Иными словами, морфологические изменения в суставах приводят к функциональным ограничениям подвижности в суставах и уменьшению амплитуды движений.
2.2.2. Сердечно-сосудистая и дыхательная системы и их функции при мышечной работе.
Деятельность всех систем организма человека осуществляется при взаимосвязи гуморальной (жидкостной) регуляции и нервной системы. Гуморальная регуляция осуществляется внутренней системой транспортировки через кровь и систему кровообращения, к которой относится сердце, кровеносные сосуды, лимфатические сосуды и органы, вырабатывающие особые клетки — форменные элементы.

Движение крови и лимфы по сосудам происходит непрерывно, благодаря чему органы, ткани, клетки постоянно получают необходимые им в процессе ассимиляции пищевые вещества и кислород, и непрерывно удаляются продукты распада в процессе обмена веществ.

В зависимости от характера и состава циркулирующей в организме жидкости сосудистую систему разделяют на кровеносную и лимфатическую.

Кровь — жидкая ткань, состоящая из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: красных кровяных телец (эритроцитов), белых кровяных телец (лейкоцитов), кровяных пластинок (тромбоцитов).

Эритроциты — красные кровяные клетки, они являются носителем красного пигмента — гемоглобина. Гемоглобин уникален тем, что обладает способностью к образованию веществ в комплексе с кислородом. Гемоглобин составляет почти 90% в эритроцитах и служит переносчиком кислорода из легких ко всем тканям.

Лейкоциты — белые кровяные клетки. Они далеко не так многочисленны, как эритроциты. Основная функция лейкоцитов — защита организма от возбудителей болезней (фагоцитоз). Особенностью лейкоцитов является способность проникать к местам скопления микробов из капилляров в межклеточное пространство, где они выполняют свои защитные функции.

Тромбоциты — кровяные пластинки, основная функция которых обеспечение свертываемости крови.

В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми они снабжают ткани, а также содержатся продукты распада, удаленные из тканей. В плазме крови находятся антитела, создающие иммунитет организма против соответствующих ядовитых веществ, микроорганизмов, вирусов болезней. Плазма крови транспортирует к легким углекислый газ — один из продуктов распада. Через межтканевую жидкость происходит обмен питательных веществ и продуктов распада. Межтканевая жидкость образует лимфу крови, которая доставляет жиры к клеткам, уничтожает болезнетворные микробы, возвращает белки из межтканевого пространства в кровь.

Кровь под воздействием работы сердца образует систему кровообращения. Сама система кровообращения состоит из сердца, кровеносных сосудов (артерий и вен) и микроскопических сосудов (капилляров).

Под влиянием систематических тренировок увеличивается число эритроцитов и содержание гемоглобина в крови, в результате чего повышается кислородная емкость крови. Повышается сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям из-за повышения активности лейкоцитов.

Основные функции крови:

- транспортная — доставляет клеткам питательные вещества и кислород, удаляет из организма продукты распада при обмене веществ;

- защитная — защищает организм от вредных веществ и инфекции, за счет наличия механизма свертывания останавливает кровотечение;

- теплообменная — участвует в поддержании постоянной температуры тела.

Кровь в организме человека движется по замкнутой системе, в которой выделяются два круга кровообращения — большой и малый.

Центром кровеносной системы является сердце — главный орган кровеносной системы, представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организме. Сердце работает автоматически под контролем центральной нервной системы.

Правая сторона сердца (венозная) продвигает кровь по малому кругу кровообращения, левая (артериальная) — по большому кругу. Большой круг начинается от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в правое предсердие. Из правого предсердия кровь переходит в правый желудочек, а оттуда начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщаясь кислородом, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь переходит в левый желудочек и оттуда снова в большой круг кровообращения.

У человека существуют три типа кровеносных сосудов: артерии, вены, капилляры. Артерии и вены отличаются друг от друга направлением движения крови в них. Таким образом, артерия — это любой сосуд, несущий кровь от сердца к органу, а вена — несущий кровь от органа к сердцу, независимо от состава крови (артериальная или венозная) в них. Капилляры — тончайшие сосуды, они тоньше человеческого волоса в 15 раз. Стенки капилляров полупроницаемые, через них вещества, растворенные в плазме крови, просачиваются в тканевую жидкость, из которой переходят в клетки. Продукты обмена клеток проникают в обратном направлении из тканевой жидкости в кровь.

Кровь движется по сосудам от сердца под воздействием давления, создаваемого сердечной мышцей в момент ее сокращения. На возвратное движение крови по венам оказывают влияние несколько факторов:

- во-первых, венозная кровь продвигается к сердцу под действием сокращений скелетных мышц, которые как бы выталкивают кровь из вен в сторону сердца, при этом обратное движение крови исключается, так как клапаны, находящиеся в венах, пропускают кровь только в одном направлении — к сердцу. Механизм принудительного продвижения венозной крови к сердцу с преодолением сил гравитации под воздействием ритмических сокращений и расслаблений скелетных мышц называется мышечным насосом. Таким образом, скелетные мышцы при циклических движениях существенно помогают сердцу обеспечивать циркуляцию крови в сосудистой системе;

- во-вторых, при вдохе происходит расширение грудной клетки и в ней создается пониженное давление, которое обеспечивает подсасывание венозной крови к грудному отделу;

- в-третьих, в момент систолы (сокращения) сердечной мышцы при расслаблении предсердий в них также возникает подсасывающий эффект, способствующий движению венозной крови к сердцу.

Волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту при сокращении левого желудочка, называется частотой сердечных сокращений (ЧСС). Частота сердцебиения в состоянии покоя зависит от возраста, пола, размеров тела, образа жизни человека. У большинства взрослых людей эта частота составляет 60 — 70 ударов в минуту. У физически активных людей в состоянии покоя сердечный ритм, как правило, реже, чем у ведущих малоподвижный образ жизни. Частота сердцебиения менее 60 ударов в минуту называется брадикардией. У спортсменов это явление может быть выражено очень резко. Например, у лыжников, у бегунов-спортсменов частота сердцебиения в покое составляет 40 и менее ударов в минуту. Частота сердцебиения, превышающая 90 ударов в минуту, называется тахикардией. Важное значение для определения тренировочного эффекта имеют динамические наблюдения за частотой пульса, определяемой в покое (утром в постели). Постепенное замедление его указывает на улучшение функционального состояния сердца.

Количество крови, выталкиваемое желудочком сердца в сосудистое русло при одном сокращении, называется систолическим (ударным) объемом крови. В состоянии покоя он составляет у нетренированных — 60, у тренированных — 80 мл. При физической нагрузке у нетренированных возрастает до 100 — 130 мл., а у тренированных до 180 — 200 мл.

Количество крови, выбрасываемое одним желудочком сердца в течение одной минуты, называется минутным объемом крови. В состоянии покоя этот показатель равен в среднем 4 — 6 л. При физической нагрузке он повышается у нетренированных до 18 — 20 л., а у тренированных до 30 — 40 л.

При каждом сокращении сердца поступающая в систему кровообращения кровь создает в ней давление, зависящее от эластичности стенок сосудов. Его величина в момент сердечного сокращения (систолы) составляет у молодых людей 115 — 125 мм рт. ст. Минимальное (диастолическое) давление в момент расслабления сердечной мышцы составляет — 60 — 80 мм рт. ст. Разница между максимальным и минимальным давлением называется пульсовым давлением. Оно составляет примерно 30 — 50 мм рт. ст. По данным всемирной организации здравоохранения, у лиц 20 — 60 лет систолическое давление до 140 мм рт. столба нормотолическим, выше 140 мм ртутного столба — гипертоническим, ниже 100 — гипотоническим (гипертония — повышение тонуса, гипотония — понижение тонуса).

Под воздействием физической тренировки размеры и масса сердца увеличиваются в связи с утолщением стенок сердечной мышцы и увеличением его объема. Мышца тренированного сердца более густо пронизана кровеносными сосудами, что обеспечивает лучшее питание мышечной ткани и ее работоспособность.

Гиподинамия — пониженная двигательная активность, которая приводит к тому, что в условиях физической нагрузки снижается кровоснабжение (миокарда) кислородом. Поэтому нетренированному человеку опасны значительные физические нагрузки и эмоциональные переживания (стрессы). Например, 70 — 80% инфарктов миокарда бывает от нетренированного сердца при воздействии эмоциональных и функциональных нагрузок.

Преодолеть неблагоприятные сдвиги, вызванные гиподинамией, можно исключительно с помощью рациональной системы двигательного режима.

Дыханием называется комплекс физиологических процессов, обеспечивающих потребление кислорода и выделение углекислого газа живым организмом. Процесс дыхания — это целый комплекс физиологических и биохимических процессов, в реализации которых участвует не только дыхательный аппарат, но и система кровообращения. В основе дыхательных функций лежат тканевые окислительно-восстановительные биохимические процессы, обеспечивающие обмен энергии в организме человека, животных и растений.

Процесс дыхания принято делить на:

- внешнее (легочное), т.е. обмен газов между легкими и атмосферой;

- тканевое, т.е. процесс обмена кислородом и углекислым газом между кровью и клетками тела.

Внешнее дыхание осуществляется с помощью дыхательного аппарата, состоящего из воздухоносных путей (полость носа, носоглотка, гортань, дыхательное горло, трахеи и бронхи). Стенки носового хода устланы мерцательным эпителием, который задерживает поступающую с воздухом пыль. Внутри носового хода происходит согревание воздуха. При дыхании через рот воздух поступает сразу в глотку и из нее в гортань, не очищаясь и не согреваясь.

Обмен газов или потребление кислорода и выделение углекислого газа между организмом и окружающей средой осуществляется путем смешенного взаимодействия систем дыхания, кровообращения и крови. Утилизация кислорода и выделение углекислого газа тканями зависит от окислительно-восстановительного потенциала клеток, а также от физических свойств тканевых структур, определяющая скорость диффузией кислорода и углекислого газа через клеточные мембраны. Газообмен является многозвеньевым процессом. Поступающий в легкие кислород переходит в кровь, доставляется к тканям через стенки капилляров, переходит в межтканевую жидкость и утилизируется клетками. Углекислый газ из тканей поступает в кровь, доставляется к легким и переходит в альвеолярный воздух, состав которого поддерживается на относительно определенном уровне за счет вентиляции легких.

Атмосферный воздух попадает через нос и рот в трахею, переходит в бронхи, которые древовидно разветвляются. Из мелких бронхов воздух через бронхиолы заполняет легочные пузырьки-альвеолы, стенки которых состоят из эпителиальной соединительной ткани. Сквозь альвеолярную мембрану происходит обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью, протекающий по капиллярам, оплетающим легочные пузырьки. Обновление воздуха в альвеолах происходит благодаря изменениям объема грудной клетки в результате сокращения межреберных дыхательных мышц и диафрагмы.

Показателями работоспособности органов дыхания являются дыхательный объем, частота дыхания, жизненная емкость легких, легочная вентиляция, потребление кислорода и др.

Дыхательный объем — объем воздуха, проходящий через легкие за один дыхательный цикл (вдох, выдох). Этот показатель значительно увеличивается у тренированных и составляет от 800 мл и более. У нетренированных дыхательный объем в состоянии покоя находится на уровне 350 — 500 мл.

Если после нормального выдоха сделать максимальный выдох, то из легких выйдет еще 1,0 — 1,5 л воздуха. Этот объем принято называть резервным. Количество воздуха, которое можно вдохнуть сверх дыхательного объема называют дополнительным объемом. Сумма трех объемов: дыхательного, дополнительного и резервного составляет жизненную емкость легких.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после максимального вдоха (измеряется методом спирометрии). Жизненная емкость легких в значительной степени зависит от возраста, пола, роста, окружности грудной клетки, физического развития. У мужчин ЖЕЛ колеблется в пределах 3200 — 4200 мл, у женщин 2500 — 3500 мл. У спортсменов, особенно занимающихся циклическими видами спорта (плавание, лыжные гонки и т.п.), ЖЕЛ может достигать у мужчин 7000 мл и более, у женщин 5000 мл и более.

Частота дыхания — количество дыхательных циклов в минуту. Один цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Средняя частота дыхания в покое 15 — 18 циклов в минуту. У тренированных людей, за счет увеличения дыхательного объема, частота дыхания снижается до 8 — 12 циклов в минуту. При физической нагрузке частота дыхания увеличивается, например, у пловцов до 45 циклов в минуту.

Легочная вентиляция — объем воздуха, который проходит через легкие за минуту. Величина легочной вентиляции определяется умножением величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое находится на уровне 5000 — 9000 мл. При физической нагрузке этот показатель увеличивается.

Потребление кислорода — количество кислорода, использованного организмом в покое или при нагрузке за 1 минуту. В состоянии покоя человек потребляет 250 — 300 мл кислорода в 1 минуту. Максимальное потребление кислорода (МПК) является важной объективной характеристикой возможностей обеспечения дыхательной и сердечнососудистой системами доставки тканям предельных величин кислорода. МПК выражает потребление кислорода за 1 минуту (в "л" весь организм и "мп" при расчете на 1 кг веса тела). У не спортсменов МПК колеблется в пределах 2,5 — 3,5 л/мин, а у спортсменов достигает 6 л/мин и более. МПК является одним из существенных показателей функционального состояния дыхательной, сердечнососудистой системы.

Наиболее эффективно дыхательную систему развивают циклические виды спорта (бег, гребля, плавание, лыжный спорт и т.п.).

2.2.3. Нервная и эндокринная системы и их функции при мышечной работе.
Нервная система человека объединяет все системы организма в единое целое и состоит из нескольких миллиардов нервных клеток и их отростков. Длинные отростки нервных клеток, объединяясь, образуют нервные волокна, которые подходят ко всем тканям и органам человека. Нервную систему делят на центральную и периферическую. К центральной нервной системе (ЦНС) относят головной и спинной мозг, который лежит в спинномозговом канале, образованном дужками позвонков. Первый шейный позвонок — граница спинного мозга сверху, а граница снизу — второй поясничный позвонок. Спинной мозг делится на пять отделов с определенным количеством сегментов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. В центре спинного мозга имеется канал, заполненный спинномозговой жидкостью. В различных отделах спинного мозга находятся мотонейроны (двигательные нервные клетки), иннервирующие мышцы верхних конечностей, спины, груди, живота, нижних конечностей.

Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отделов. Строение головного мозга несравнимо сложнее строения любого органа человеческого тела. В процессе эволюции кора больших полушарий стала высшим отделом центральной нервной системы, формирующим деятельность организма как единого целого в его взаимоотношениях с окружающей средой. Мозг активен не только во время бодрствования, но и во время сна.

Основными функциями ЦНС являются:

• 
  регуляция деятельности всех тканей и органов и объединяющие их в единое целое;
  
• 
  обеспечение приспособляемости организма к условиям внешней среды (организация адекватного поведения соответственно потребности организма).
  

Управление различными функциями осуществляется и гуморальным путем (через кровь, лимфу, тканевую жидкость), однако нервная система играет главнейшую роль. У высших животных и человека ведущим отделом ЦНС является кора больших полушарий, которая управляет наиболее сложными функциями в жизнедеятельности человека — психическими процессами (сознание, мышление, память и т.д.). Для деятельности ЦНС характерна определенная упорядоченность — согласованность рефлекторных реакций, т.е. их координация и согласованность.

По функциональному принципу нервную систему делят на соматическую и вегетативную. Соматические нервы иннервируют на поперечнополосатую мускулатуру скелета и некоторые органы (язык, глотка, гортань и др.). Вегетативные нервы регулируют работу внутренних органов (сокращение сердца, перистальтика кишечника и др.).

Основными нервными процессами являются возбуждение и торможение, возникающие в нервных клетках. Возбуждение — состояние нервных клеток, когда они передают или направляют сами нервные импульсы другим клеткам. Торможение — состояние нервных клеток, когда их активность направлена на восстановление.

Деятельность сердца, сосудов, органов пищеварения, выделения, половых и других, регуляция обмена веществ, термообразования, участие в формировании эмоциональных реакций — все это находится в ведении симпатической и парасимпатической нервной системы и под контролем высшего отдела центральной нервной системы.

Нервная система действует по принципу рефлекса. Различают два вида рефлексов: безусловный (врожденный) и условный (приобретенный в процессе жизнедеятельности). Рефлекс — это ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии ЦНС.

Все движения человека представляют собой приобретенные в процессе индивидуальной жизни новые формы двигательных актов. Двигательный навык — двигательное действие, выполняемое автоматически без участия внимания и мышления. Образование двигательного навыка происходит последовательно по трем фазам: генерализации, концентрации, автоматизации.

Фаза генерализации характеризуется расширением и усилением возбудительного процесса, в результате чего в работу включаются дополнительные группы мышц. В этой фазе движения неэкономичны, плохо координированы и неточны.

Фаза концентрации характеризуется дифференцированным торможением излишнего возбуждения и его концентрации в нужных зонах головного мозга. Движения в этой фазе становятся точными, экономичными, стабильными.

Фаза автоматизации характеризуется выполнением движения автоматически, без участия внимания и мышления. Автоматизированный навык отличается высокой степенью надежности и стабильности выполнения всех составляющих его движений.

В образовании двигательного навыка участвуют различные анализаторы: двигательный, вестибулярный, кожный и др. Анализатор — это структурная целостность рецептора и нерва, проводящего возбуждение в центр, находящийся в коре головного мозга. Изменение функции того или иного анализатора тесно связано со спецификой физических упражнений. У занимающихся физическими упражнениями совершенствуется глазодвигательный анализатор, увеличивается поле зрения (норма — 15°, при специальной тренировке до 30°) и совершенствуется глубина восприятия. При исследованиях кожного анализатора в процессе тренировок установлено, что те области тела, которые подвергаются соприкосновениям и ударам, имеют пониженную тактильную и болевую чувствительность.

В процессе физической тренировки нервная система человека совершенствуется, осуществляя более тонко взаимодействие процессов возбуждения и торможения различных нервных центров. Тренировка позволяет органам чувств более дифференцированно осуществлять двигательное действие, формирует способность к более быстрому усвоению новых двигательных навыков.

Некоторые из перечисленных желез вырабатывают кроме гормонов еще секреторные вещества (например, поджелудочная железа участвует в процессе пищеварения, выделяя секреты в двенадцатиперстную кишку). Такие железы называют железами смешанной секреции.

Гормоны, как вещества высокой биологической активности, несмотря на чрезвычайно малые концентрации в крови способны вызывать значительные изменения в состоянии организма. Гормоны сравнительно быстро разрушаются и для поддержания их определенного количества в крови необходимо, чтобы они неустанно выделялись соответствующей железой. Практически все расстройства деятельности желез внутренней секреции вызывают понижение общей работоспособности человека. Функция эндокринных желез регулируется центральной нервной системой, нервное и гуморальное воздействие на различные органы, ткани и их функции представляют собой проявление единой системы нейрогуморальной регуляции функций организма.
2.2.4. Желудочно-кишечный тракт и его функции при мышечной работе.
Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желез, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества и всасываются продукты пищеварения.

Пищеварением называется процесс физической и химической обработки пищи, в результате чего она превращается в такие вещества, которые могут всасываться в кровь и усваиваться. Таким образом, пищеварение является начальным этапом обмена веществ в организме. Физическая обработка пищи заключается в размельчении, перемешивание и растворении. Ее химическая обработка происходит под влиянием гидролитических ферментов, содержащихся в пищеварительных соках. В результате этих процессов сложные вещества, входящие в состав пищи, расщепляются на более простые, которые всасываются в кровь и усваиваются организмом. Деятельность органов пищеварения регулируется нервными и гуморальными механизмами.

Мышечная деятельность, повышая обмен веществ и энергии, увеличивает потребность организма в пищеварительных веществах и тем самым стимулирует желудочную и пищеварительную секреции, что благоприятно влияет на пищеварительные процессы однако положительное влияние физической работы на пищеварение наблюдается не всегда. Например, физическая работа, выполняемая сразу после приема пищи, не усваивает, а задерживает пищеварительные процессы. Сильнее всего при мышечной деятельности тормозится рефлекторное выделение пищеварительных соков. Угнетение пищеварительных функций при напряженной мышечной деятельности обусловлено торможением пищевых центров в результате отрицательной индукции с возбуждением двигательных центров. Тормозящее влияние мышечной деятельности на пищеварение усиливается в результате перераспределения крови. Кровоснабжение пищеварительных желез при этом уменьшается, что ведет к уменьшению секреции. В связи с угнетением пищеварительных процессов во время мышечной деятельности не рекомендуется сразу после еды приступать к физической работе. При занятиях спортом надо иметь в виду, что не только мышечная работа тормозит пищеварительные процессы, но и переваривание пищи отрицательно влияет на двигательную деятельность. Возбуждение пищевых центров и отток крови от мышц к органам брюшной полости снижают эффективность физической работы.

Кроме того, наполненный желудок приподнимает купол диафрагмы, что неблагоприятно сказывается на деятельности органов дыхания и кровообращения. В связи с этим физические упражнения рекомендуется выполнять не ранее чем через 2 — 2,5 часа после приема пищи.

Поддержание оптимальных отношений организма со средой и сохранение гомеостаза обеспечивается поступлением различных жизненно необходимых веществ извне и выделением конечных продуктов обмена веществ, поступивших из окружающей среды. Выделительные функции осуществляются многими системами организма: желудочно-кишечным трактом, органами внешнего дыхания, почками, кожными, сальными, слезными, молочными и некоторыми другими железами (слизистая носа и другие).

Желудочно-кишечный тракт выводит из организма остатки пищеварительных соков, которые удаляются вместе с не усвоенными остатками пищевых веществ. Через дыхательные пути удаляются газообразные продукты, углекислота, лекарственные вещества и др. Среди органов выделения особая роль принадлежит молочным, сальным и слезным железам. Первые выделяют молоко, необходимое для вскармливания потомства, вторые — кожное сало, образующее защитный слой на поверхности, и др., третьи — влагу, смазывающую оболочки глазного яблоко. Основное значение для освобождения организма от кишечных продуктов обмена чужеродных веществ имеет выделительные функции почек и потовых желез.

Во время длительной работы даже умеренной мощности «бег на длинные дистанции и др.» всегда происходит перераспределение крови. Увеличивается ее приток к мышцам и значительно сокращается ее приток к внутренним органам. Это может привести к резкому снижения давления капилляров сосудистых клубочков почек, к уменьшению и даже прекращению мочеобразования. Однако временно возникшая недостаточность почек компенсируется усилением работы потовых желез. Кроме того, усиление потоотделения усиливает теплоотдачу, что очень важно в условиях избыточной продукции тепла во время выполнения физических упражнений.

При работе субмаксимальной мощности, т.е. сопровождающейся преимущественно анаэробным расщеплением углеводов, концентрация молочной кислоты в моче достигает 0,22 — 0,24%, тогда как при работе умеренной мощности содержания ее не превышает 0,05 — 0,06%. Выделению избытка молочной кислоты, а также мочевины, креатина при мышечной работе умеренной мощности способствует усиленная работа потовых желез.

Важным показателем состояния эмоционального возбуждения спортсмена является появление глюкозы в моче. Это происходит в результате активизации процесса гликогенолиза под влиянием усиленного выделения адреналина надпочечниками, что приводит к повышению концентрации глюкозы в крови выше пороговой. Иногда при мышечных эмоциональных напряжениях может быть обнаружен белок в моче. Исчезновение его через сутки свидетельствует не о патологии, а о физической реакции организма на большие нагрузки.

1. Саморегуляция и самосовершенствование организма человека в процессе его развития.

2. Строение и функции костной системы и изменения под воздействием физических нагрузок.

3. Физиологические механизмы и закономерности совершенствования мышечной системы.

4. Система кровообращения. Ее основные составляющие.

5. Характеристика изменений сердечно-сосудистой системы при мышечной деятельности.

6. Характеристика и показатели деятельности дыхательной системы.

7. Особенности функционирования центральной нервной системы. Образование двигательного навыка.

8. Эндокринная система, ее функции.

9. Физиологические механизмы функционирования желудочно-кишечного тракта под воздействием двигательной активности.