Вплив фізичних вправ на організм людини

     На  відміну від динамічної роботи, коли кисневий запит на фізичне навантаження помірної та субмаксимальної інтенсивності підвищується в 20-30 разів відносно стану спокою, а при роботі максимальної інтенсивності навіть в 40-60 разів, при виконанні статичних зусиль він підвищується лише в 5-8 разів. Споживання кисню під час статичних зусиль теж зростає меншою мірою, ніж при динамічній роботі. У підлітків, які тренуються в піднятті штанги, споживання кисню організмом збільшується в 2 рази, тоді як при виконанні ними роботи субмаксимальної інтенсивності воно зростає в 10-13 разів.

     Посилення кровообігу при статичних зусиллях відбувається переважно за рахунок збільшення частоти серцевих скорочень, яка може зростати до 180-200 ударів за хвилину.

     Статичні  зусилля впливають на функцію  травної системи залежно від  їхньої напруженості. Невеликі статичні зусилля, які рівномірно розподіляються на велику кількість м'язів, посилюють слиновиділення, шлункову і кишкову секрецію, а також прискорюють евакуацію їжі із шлунка у дванадцятипалу кишку. Великі статичні зусилля, навпаки, гальмують секрецію шлункових і слинних залоз.

     Вони  гальмують як голодну періодику, так і харчові рухи шлунка. Статична робота знижує всмоктування глюкози  в тонкій кишці.

     Враховуючи  те, що великі і тривалі статичні зусилля негативно впливають  на роботу серцево-судинної, дихальної  та інших систем, вони протипоказані дітям молодшого і середнього шкільного віку, а також людям із послабленим станом здоров'я.

     Негативний  вплив статичних вправ на вегетативні  функції значною мірою зменшується, якщо їх застосовувати в комплексі  з вправами динамічного характеру. Включення статичних зусиль у циклічну динамічну роботу посилює зрушення в серцево-судинній системі й процеси метаболізму деяких органів, причому більшою мірою у дітей, ніж у дорослих. Це дає підставу активніше включати в тренувальний процес учнів старшого віку вправи статичного характеру для вироблення у них статичної витривалості. Звичайно, застосування статичних зусиль у тренувальному процесі дітей, як і вправ динамічного характеру, повинно бути із врахуванням стану їх здоров'я і фізичної підготовленості.

      1.5 Фізіологічні характеристики циклічних вправ

     До  циклічних вправ відносяться  ходіння, біг, плавання, ходіння на лижах, їзда на велосипеді та ін. Характерною  особливістю циклічних вправ  є те, що вони складаються із однакових  циклів рухів (від грецьк. cyklos - коло). Циклом, наприклад ходіння, є подвійний крок. Повторюваність і послідовність фаз у локомоторному акті, а також повторюваність і послідовність самих циклів являють собою цілісну систему рухів, закріплених в корі великого мозку у формі динамічного стереотипу.

     Другою  особливістю циклічних вправ  є високий ступінь їх автоматизації. У механізмах автоматизації беруть участь як підкіркові центри, так і  кора великого мозку, останній належить основна роль у координації рухів.

     Третьою особливістю цих вправ є те, що при виконанні їх діють інерційні сили, які сприяють зміні фаз у кожному циклі, а також повторюваності самих циклів.

     При циклічній діяльності важливе значення має темп повторення циклів. Він відображає ритміку і інтенсивність тих фізіологічних процесів, що протікають у центральній нервовій системі. Інтенсивність фізіологічних процесів в організмі при виконанні циклічної роботи залежить від її потужності, яка характеризується добутком сили на швидкість. Чим більші сила й швидкість руху, тим більша інтенсивність роботи.

     Залежно від інтенсивності виділяють  роботу максимальної, субмаксимальної, великої і помірної інтенсивності.

     Робота максимальної інтенсивності здійснюється при проходженні коротких (спринтерських) дистанцій, робота субмаксимальної інтенсивності - при проходженні середніх дистанцій, робота великої інтенсивності - при проходженні довгих дистанцій і робота помірної інтенсивності - при проходженні наддовгих дистанцій.

     Робота  максимальної інтенсивності відбувається в короткий проміжок часу (до 20 с). За цей час ні дихальна, ні серцево-судинна  системи ще не встигають активізуватись і повністю забезпечити організм киснем і поживними речовинами. В результаті цього робота м'язів протікає в 7 анаеробних умовах. Якби ці системи змогли за час пробігання 100 м повністю забезпечити організм киснем, то вони доставили б м'язам більше 40 л кисню за 1 хв. Ллє таких резервів не має жодний організм людини. Навіть у найтренованіших спортсменів до роботи на витривалість при повному посиленні функцій дихання і кровообігу поглинання кисню не перевищує 6-7 л за 1 хв., а за 10-20 с і навіть менше (до 1-2 л). Кисневий запит задовольняється лише на 5-10%, і в організмі накопичується кисневий борг. Хоч його абсолютна величина і не велика (7-8 л), але відносна (відносно кисневого запиту) досягає граничних величин - до 90-94%. Ліквідація кисневого боргу проходить по закінченні роботи, після неї кисень поглинається тканинами із крові на окислювальний ресинтез продуктів алактатного походження, тобто продуктів розпаду АТФ і КрФ. У високотренованих спринтерів при пробіганні 100 м витрачається до 336 кДж енергії.

     На  фініші спринтерських дистанцій  частота серцевих скорочень нерідко досягає 200 уд/хв, тоді як систолічний об'єм крові, порівнюючи із станом спокою, збільшується не набагато. Хвилинний об'єм кровообігу, частота й глибина дихання при пробіганні коротких дистанцій зростають теж не набагато. За всю дистанцію бігуни роблять 2-3 поверхневі дихальні рухи, а деякі з них і ще менше, майже всю дистанцію пробігають при затримці дихання.

     У крові спринтерів не виявляється  значних морфологічних змін. За короткий проміжок роботи не встигає вийти  депонована кров і внести зміни в її склад. Вміст молочної кислоти в крові збільшується до 60-100 мг% (порівнюючи з 5-10 мг% в стані спокою). Все це свідчить про те, що в результаті нетривалої, але дуже напруженої роботи із м'язів не встигають надходити в кров у великій кількості продукти анаеробного обміну.

     Що  стосується центральної нервової системи, то вона зазнає дещо більших змін. Під  час інтенсивної роботи від пропріорецепторів  м'язів у нервові центри надходить  дуже велика кількість аферентних імпульсів, під впливом яких вони перенапружуються. Вважається, що з цієї причини настає втома нервових клітин, і подальше виконання роботи максимальної інтенсивності стає просто неможливим. У м'язах накопичується велика кількість продуктів анаеробного розпаду і зменшується енергетичний запас ЛТФ і КрФ, що також сприяє швидкому наростанню втоми. Відновлюючі процеси після роботи максимальної інтенсивності закінчуються за 20-40 хв., залежно від тренованості та індивідуальних особливостей людини. За цей період повністю ліквідується кисневий борг.

     Характерною особливістю дитячого організму  є те, що діти мають менші можливості працювати в "борг". Але в  той же час при виконанні однакової  з дорослими роботи максимальної інтенсивності, яка у дорослих людей  ще не викликає великої кисневої заборгованості, у дітей вона складає близько половини загального кисневого запиту. Низький кисневий пульс, високі вентиляційні й гемодинамічні еквіваленти при роботі максимальної інтенсивності вказують на малу ефективність та економність кисневого режиму дитячого організму. Однак динамічна робота максимальної інтенсивності, на думку багатьох вчених і тренерів, повинна широко запроваджуватись на уроках і тренувальних заняттях у школі. Розвиток швидкості під впливом роботи максимальної інтенсивності стане хорошим стимулом для спеціалізації в будь-якому виді спорту. Крім того, короткочасність роботи і відносно швидше відновлення всіх фізіологічних процесів після її закінчення дають підставу широко пропагувати цей вид циклічної роботи серед дітей різного шкільного віку.

     Робота субмаксимальної інтенсивності, як і робота максимальної інтенсивності, проходить в анаеробних умовах, але триває вона вже кілька хвилин (до 3-5 хв.). При роботі такої інтенсивності в кров надходить значна кількість недоокислених продуктів розпаду. В результаті гліколізу, за рахунок енергії якого в основному і відбувається ця робота, в кров надходить багато молочної кислоти, її рівень у крові високотренованих спортсменів після пробігання 1500 м може перевищувати 200 мг%, в результаті чого настає зрушення рН крові в кислу сторону (рН може знижуватись до 7), накопичується великий кисневий борг. Він при цій роботі досягає граничних величин. У добре тренованих дорослих спортсменів кисневий борг може дорівнювати 20-22 л..

     Робота  субмаксимальної інтенсивності  проходить дещо повільніше, ніж робота максимальної інтенсивності. В результаті цього, крім анаеробних процесів, включаються і аеробні, а це призводить до посилення функцій дихання і кровообігу та значного підвищення постачання організму киснем. Дуже великий темп руху діє гнітюче на діяльність нервових центрів. В організмі спортсменів підвищується осмотичний тиск у результаті великого потовиділення, яке різко наростає на фініші.

     В зв'язку з усіма цими максимальними  функціональними зрушеннями в організмі  робота субмаксимальної інтенсивності є найтяжчою для спортсменів, вона викликає значну і тривалу втому. Ліквідація кисневого боргу триває 1-2 год., а відновлення функцій - кілька годин.

     При виконанні роботи субмаксимальної  інтенсивності спостерігаються  деякі особливості функцій дитячого організму, які слід враховувати при проведенні тренувальних занять. Наприклад, кисневий запит у дітей при цій роботі збільшується в 10-17 разів, порівнюючи із споживанням кисню в стані спокою, тоді як у дорослих спортсменів він може зростати в 40-60 разів. Споживання кисню організмом дітей теж значно менше, його величина не перевищує 1,2-1,5 л. У дорослих спортсменів воно може досягати 3-4 л, а інколи і більше. У дітей при значно меншому споживанні тканинами кисню більшою мірою, ніж у дорослих, зростає легенева вентиляція. Хвилинний об'єм крові при цьому у них може досягати 25 л і більше; вентиляційний еквівалент дорівнює 27-33 л, тоді як у дорослих він складає тільки 19-23 л.

     Хвилинний об'єм крові у дітей при роботі цієї інтенсивності в основному зростає за рахунок підвищення частоти серцевих скорочень і меншою мірою за рахунок збільшення систолічного об'єму крові. Якщо у дорослих людей при виконанні роботи невеликої інтенсивності частота серцевих скорочень підвищується до 110-120 ударів за хвилину, то у дітей вона при цьому досягає 180-190 ударів за хвилину. Отже, ефективність роботи дихальної і серцево-судинної систем організму дітей при виконанні роботи субмаксимальної інтенсивності нижча, ніж у дорослих. Однак систематичні спортивні тренування підвищують ефективність цих та інших систем організму дітей. При різкому припиненні роботи максимальної субмаксимальної інтенсивності, особливо у дітей, інколи настає гравітаційний шок, який характеризується порушеннями координації рухів, втратою свідомості. Настає він внаслідок зменшення притоку венозної крові до серця після припинення роботи скелетних м'язів. Адже одночасно з припиненням діяльності м'язового насоса кров під впливом сили тяжіння скупчується в розширених судинах нижніх кінцівок, серце не може відразу підняти її вгору судинами, внаслідок чого кровопостачання мозку погіршується. Збіднення кров'ю кори великого мозку призводить до знепритомнення. Щоб попередити можливість розвитку гравітаційного шоку, рекомендується після фінішу не зупинятися, а продовжувати деякий час біг, поступово зменшуючи його інтенсивність.

     Робота  великої інтенсивності триває від 3-5 хв. до 20-31 хв. Характерною особливістю  її є те, що відбувається вона в аеробних умовах. За тривалий час виконання  цієї роботи встигають повністю активізуватись всі функціональні системи організму. Дихання і кровообіг посилюються до своїх максимальних величин, спостерігається найбільше споживання кисню, яке у добре тренованих спортсменів може перевищувати 6 л за хвилину. Легенева вентиляція може підвищуватись до 140-150 л, а хвилинний об'єм крові - до 35-37 л (В. В. Васильєва). І все ж таки кисневий запит при цій роботі ще дещо вищий, ніж споживання кисню, в результаті чого накопичується кисневий борг. В кінці роботи він складає 12-15 л або 10-15% від сумарного кисневого запиту. Вміст молочної кислоти в крові при такому кисневому боргу дорівнює 150-200 мг%. Таким чином, організм людини при роботі великої інтенсивності тривалий час працює в гіпоксемічних умовах і це не може не відбитися на функціональній витривалості нервових клітин центральної нервової системи і в першу чергу на нервових клітинах кори великого мозку. Тривала активність всіх клітин організму супроводжується високим напруженням всієї нейроендокринної системи регуляції функцій, що підтримує гомеостаз організму. Перенапруження цієї системи, звичайно, відіграє неабияку роль у розвитку втоми. Тривале кисневе голодування призводить до зниження працездатності м'язів: знижується їхня скоротливість, погіршується лабільність, деякою мірою порушується кровопостачання в них. Через ці причини посилюється імпульсація від хеморецепторів м'язів. Проте, не дивлячись на зрушення в організмі, ця робота не така напружена, як робота максимальної і субмаксимальної інтенсивності. Під час цієї роботи велику роль відіграють видільні процеси. Значна частина молочної кислоти і інших продуктів обміну виводиться через потові залози і нирки вже під час самої роботи.

     Зважаючи  нате, що робота субмаксимальної і  максимальної інтенсивності характеризується дуже великими зрушеннями у внутрішньому середовищі організму, у фізичному вихованні дітей шкільного віку ці вправи можуть застосовуватись з великим обмеженням і під суворим медичним і педагогічним контролем.

     Робота  помірної інтенсивності продовжується  більше 30 хв. Якщо взяти легкоатлетичний біг на наддовгі дистанції, то середня швидкість його дорівнює від 5,6 до 5,1 м/с. В зв'язку з цим хвилинний кисневий запит невеликий (3,5-2 л), але сумарна величина його досягає значних величин. На марафонській дистанції вона перевищує 500 л, а при проходженні дистанції 100 км на лижах сумарний кисневий запит складає 1500 л.