Морфофункциональные изменения в организме занимающихся ФК и С. Механизмы и показатели адаптации органов и систем к физическим нагрузкам.

Адаптационные изменения костной системы при физ. нагрузках. Костная система обладает большой пластичностью и способностью к перестройке при изменяющихся условиях как внешних, так и внутренней среды организма человека. Ежедневно обновляется от 10% до 20 % минеральных веществ костной ткани. Под влиянием физ. нагрузок помимо программированных изменений, увеличивающих прочность и надежность скелета. Адаптационные изменения костной системы при действии спорт. нагрузок происходит на разных уровнях ее организации: молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном и системном. На молекулярном – в костной ткани повышается синтез белков и др. органических веществ. На субклеточном и клеточном Ур. – претерпевают значительные изменения органоиды клетки (митохондрии, рибосомы и т.д.), занимающиеся поставкой этих веществ, и сами клетки. На органном ур. – происходят изменения хим. состава, формы и внутреннего строения костей, а также изменение сроков роста окостенения. Хим. состав костей под влиянием нагрузок сдвигается в сторону увеличения содержания неорганических веществ (кальций, фосфор). Изменение формы костей происходит под влиянием мышц, которые сокращаются то с большей, то с меньшей силой и оказывают формирующее влияние на места начала и прикрепления мышц к костям, здесь образуются гребни, бугры, шероховатости. Физ. нагрузки динамического характера стимулируют процессы роста костей в длину, а статические змедляют интенсивность продольного роста костей. Через год систематических занятий уже можно наблюдать значительные изменения костей. Они наиболее выражены в первые 2 года, а в дальнейшем наступает стабилизация. Адаптационные изменения в костной системе у спортсменов отражают морфологическую перестройку, обусловленную прогрессивными сдвигами в строении опорного аппарата при действии специфических спортивных нагрузок.

Адаптационные изменения связочно-суставного аппарата. Изучение подвижности в суставах имеет важное значение в спортивной практике, т.к. дает возможность тренеру научно обосновать учебно-тренировочный процесс и решать вопрос отбора в специализации. На подвижность суставов оказывают влияние внешние и внутренние факторы. К внутренним относятся не только форма и площадь суставных поверхностей, но и костные ограничители и функциональные тормозные аппараты. К костным ограничителям относят костные образования на костях, уменьшение амплитуды движения. К тормозному аппарату – мышцы-антаагонисты, связки. Повышение возбудимости НС приводит к увеличению подвижности в суставах: при эмоциональном подъеме амплитуда движений больше, чем при его спаде. Понижение температуры окружающей среды уменьшает подвижность, а ее повышение увеличивает подвижность, что объясняется рефлекторным воздействием холода и тепла на тонус мышц. Во время разминки усиливается работа сердца, повышается АД открываются резервные капилляры в мышцах и улучшается периферическое кровообращение. В результате этого снижается вязкость мышц в связи с чем увеличивается подвижность в суставах. На величину амплитуды движения в суставах оказывает влияние и взаиморасположение костных звеньев в данном суставе. При действии физ. нагрузок происходит морфофункциональная перестройка соединения костей, степень которой зависит от объема выполняемых движений. В тех суставах, в которых из-за специфических особенностей вида спорта костные звенья должны быть жестко закреплены, амплитуда движений уменьшается.

Адаптация мышечной системы. Современный спорт характеризуется высокими физ. нагрузками, которые предъявляют ко всем системам организма спортсмена, в том числе и скелетным мышцам. В процессе тренировок происходят структурные перестройки мышц. Этот процесс получил название рабочая гипертрофия мышечной ткани – увеличение объема и веса мышц, а также увеличение объема (длины и толщины) клеточных элементов мышц. Увеличение интенсивности сокращения мышц влечет за собой активизацию процессов энергообразования и синтеза белка, так же наблюдаются общие реакции сосудов кровеносного русла скелетных мышц, следствием которых является рабочая гиперемия. Она создает необходимые условия для интенсивного притока крови к мышцам за счет раскрытия капилляров.. Физ. нагрузки статического и динамического характера вызывают различные изменения в мышцах. При действии статических – увеличивается объем мышц и площадь их прикрепления к костным образованиям, удлиняется сухожильная часть.При нагрузке динамического характера вес и объем мышц увеличивается, но в меньшей мере. В них происходит уменьшение мышечной части и укорочение сухожильной. После предельных физ. нагрузок должен быть период отдыха, достаточный для восстановления всех процессов в мышцах, иначе начинаются развиваться хроническое переутомление и перетренированность.

Адаптацион. и зменения в пищеварит. системе. Органы пищеварения занимают определенное положение в брюшной полости. Физические упр., в основном, влияют на их форму, но иногда и на расположение. При высоких нагрузках ослабевает секреторная функция. Нарушение секреции желудочного сока при динамической и статической работе возникало (эксперимент на собаках), если нагрузка выполнялась менее чем за час или после приема пищи. При выполнении физ. упр может меняться положение печени и желчного пузыря. У спортсменов в возрасте 19-30 лет в положении стоядно желчного пузыря обычно располагается на уровне 3-4 поясничных позвонков. Высокие и чрезмерно высокие спортивные нагрузки не только меняют положение и форму органов желудочно – кишечного тракта, но и могут нарушать их функцию и даже приводить к морфологическим нарушениям.

Адаптационные изменения дыхательной системы. Увеличение двигательной активности неизбежно требует выработки большого количества энергии, что неизбежно приводит к повышенной доставке кислорода в организм, а это в свою очередь зависит от состояния аппарата внешнего дыхания и легких, в которых у спортсмена возникают морфофункциональные адаптивные изменения. Функциональные возможности аппарата внешнего дыхания определяет ЖЕЛ. Она состоит из дыхательного объема и резервных объемов вдоха и выдоха. ЖЕЛ существенно зависит от формы и функции аппарата внешнего дыхания у спортсменов различных специализаций. Например, плавание и спорт. игры способствуют развитию диафрагмального и реберного дыхания.Изменение аппарата внешнего дыхания, возникающие в процессе адаптации спортсмена к повышенной физической нагрузке, чрезвычайно многообразны. Правильная тренировка дыхания, с развитием в нем соответствующей морфофункциональной перестройки, является важным фактором повышения спортивной работоспособности.

Адаптационные изменения НС. В спортивной практике при выполнении различных видов мышечной деятельности НС обеспечивает процессы адаптации организма к нагрузкам, а также закрепление двигательного навыка и автоматизацию движений, что имеет большое значение. Особенно велико значение НС в предстартовом состоянии, когда организм переходит на рабочий уровень еще до начала деятельности, и во время старта, когда НС обеспечивает врабатывание

4.Физиолого-педагогический контроль за занятиями ФК и физиологические критериии восстановления школьников. Для эффективного нормирования и управления уроком физической культуры необходим комплексный физиолого-педагогuческий конт­роль, на основании которого оценивается эффект нагрузки и функцио­нальное состояние организма. Зарегистрированные в процессе конт­роля пара метры функuионального состояния и эффектов нагрузки сопоставляются с количественными и качественными её характерис­тиками, на основании чего составляется конспект урока и методичес­кие рекомендации по его проведению. Используются следующие виды контроля: оперативный, текущий и этапный.

Оперативный контроль предназначен для регистра­ции одного упражнения, серии упражнений и урока в целом, а также функциональных изменений организма. Анализ результатов конт­роля основан на оценке зависимости типа «доза-эффект», где дозой является величина и время нагрузки, а эффектом - степень выра­женности и направленность функциональных сдвигов. Установле­но, что наибольшеe потребление кислорода, более эффективное функционирование различных органов и систем отмечается при сред­них по величине объемах нагрузок. Малые нагрузки не вызывают не­обходимого физиологического эффекта, большие - угнетают дея­тельность кислородтранспортной системы, снижают функциональ­ные резервы и работоспособность учащихся.

Оперативная оценка физиологической стоимости упражнений имеет большое значение при выборе рациональной последователь­ности их выполнения и продолжительности на уроке. Нагрузку на уроке нужно распределять так, чтобы получить заданное (положи­тельное или отрицательное) взаимодействие срочных эффектов, ко­торое должно проявляться в увеличении или в уменьшении функци­ональных сдвигов, вызванных предшествующей энерготратой и последующей работой. Если во время урока используется много раз­личных упражнений, оценка величины и направленности срочных эффектов каждого из них позволяет установить их нагрузочную сто­имость и оптимизировать последовательность выполнения. Уста­новлено, что частота сердечных сокращений при выполнении упраж­нений на различных гимнастических снарядах практически одина­кова. Однако, если определять частоту пульса только в начале нагру­зок, то наибольшие сдвиги при этом наблюдаются при выполнении вольных упражнений, а наименьшие - во время прыжков. Особенно важен оперативный контроль за динамикой функциональных сдвигов в игровых частях урока, когда упражнения выполняются одно­временно группой школьников.

Те к у щ и й к о н т р о л ь предусматриваетрегистрацию на­грузок и их влияние на организм за несколько уроков (5-1 О). В осно­ве текущего контроля лежат данные регистрации показателей каждо­го урока, их сопоставление с результатами контрольных занятий и с показателями текущего функционального состояния школьников. Анализ данных текушего контроля проводится на основе оценки вос­становления основных функций организма в зависимости от объема выполненной нагрузки. Полученные данные о характеристикевос­становительных процессов служат основой для планирования на­грузки на ближайшие уроки при обязательном учете гетерохроннос­ти восстановления различных функций. Поэтому подбор упражне­ний должен осуществляться таким образом, чтобы одинаковые по направленности нагрузки задавались через достаточные интервалы времени для восстановления ведущих функций организма.

Э т а п н ы й к о н т р о л ь нагрузки заключается в регистра­ции её параметров и их анализе на протяжении нескольких месяцев, и даже всего учебного года. Количество этапов зависит от возраста, пола, подготовленности школьников и педагогических задач урока. Главными задачами этапного контроля являются анализ спортивных результатов, физического развития, функционального состояния и определения наиболее эффективных нагрузок, обладающих выраженным развивающим воздействием. Рассчитав соотношение нагрузок раз­ной направленности, следует сопоставлять полученные результаты с показателями кумулятивного эффекта нагрузки. Надежность полу­ченных при этом данных зависит, прежде всего, от информативности тестов этапного контроля, к числу которых относят энерготраты организма и показатели физической работоспособности школьников.

Наиболее доступными методиками для определения энерготрат являются различные расчетные показатели. Так, энерготраты в со­стоянии абсолютного покоя (основной обмен) рассчитывают по фор­муле Рида:

Е = 0,75 (ЧСС + 0,74' пд· 72), где: Е - энерготраты в ккал/сут; ПД - пульсовое артериальное давление в мм РТ.ст.

Широкое распространение для этих целей получила формула Брейтмана:

Е = 0,75' ЧСС + 0,5. ПД - 74,

где: Е - энерготраты в % от стандартов Гарриса и Бенедикта.

в физиологии труда и спорта общие энерготраты организма (Е обш.) рассматри вают как CYM~IY энергетических расходов в покое (Е пок.) и при нагрузке (Е нагр.): Е общ.= Е пок. + Е нагр. При этом энерготраты в покое рассчитывают по формуле:

Е пок. = W исх.· 0,014,

где: Е пок. - мощность энерготрат в покое, ккал/мин;

w исх. - исходная мощность функционирования организма в Вт; 0,014 - коэффициент пересчета Вт в ккал/мин.

Энерготраты при выполнении физических нагрузок определяют по формуле:

Е нагр. = W нагр.. 0,014·5,

где: W нагр. - мощность функционировании организма в процессе физической работы в Вт;

5 - коэффициент перерасчета энерготрат организма

при выполнении работы на велоэргометре с КПД = 20%.

Нередко для практических целей при расчете энерготрат спортсме­нов используют применяемое в физиологии и гигиене труда сопостав­ление энергетических характеристик определенных этапов физичес­ких упражнений с представленными в литературе константами, полу­ченными при аналогичных видах деятельности методом прямой и не­прямой калориметрии. Такая методика не является абсолютно точной, но приоценке энерготрат в динамике она вполне допустима.

При оценке физической работоспособности существуют различные методические подходы. Прежде всего используют её п р я м ы е п о к а з а т е л и, которые позволяют оценивать профессиональную (спортивную) деятельность как с количественной (метры, секунды, килограммы, очки и т.д.), так и с качественной (надежность и точ­ность выполнения конкретных физических упражнений) сторон.

К косвенным критериям работоспособно­сти относят различные клинико-физиологические, биохимичес­кие и психофизиологические показатели, характеризующие измене­ния функций организма в процессе работы. Другими словами, кос­венные критерии работоспособности представляют собой реакции организма на определенную нагрузку и указывают на то, какой физио­логической ценой для человека обходится эта работа, Т.е. чем, напри­мер, организм спортсмена расплачивается за достигнутые секунды. метры, килограммы и т.д. Кроме этого установлено, что косвенные показатели работоспособности в процессе труда ухудшаются значи­тельно раньше, чем ее прямые критерии. Это дает основание использо­вать различные физиологические методики для прогнозирования ра­ботоспособности человека, а также для выяснения механизмов адапта­ции к конкретной профессиональной деятельности, оценке развития утомления и анализа других функциональных состояний организма.

В физиологии спорта определение физической работоспособ­ности осуществляется также путем применения различных нагрузоч­ных тестов (проба Летунова, Гарвардский степ-тест, PWC_1iO' МПК и др. - см. раздел 5.3 в Спортивной физиологии).

Доступными и в достаточной мере информативными показателями, характеризующими влияние нагрузок на организм школьников и:эффек­тивность восстановительных процессов, являются ЧСС(сокращений и уровень артериального давления, особенно пульсового. Доста­точную информаuию дает частота пульса, подсчитанная в течение 10 c троекратно после окончания урока: 0-1 О с, 30-40 с, 60-70 с. В результате получают три показатели пульса (П 1, П2, ПЗ), которые подвергаются дальнейшей математической обработке и анализу. Считается, что ве­личина П 1 характеризует реактивность сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку, П 2 и П 3 - эффективность её восстановле­ния. Комплексную оценку состояния сердечно-сосудистой системы осуществляют на основании суммы трех показателей (П I + П2+ПЗ).

Более достоверные данные о динамике восстановительных про­цессов в организме школьников дают два индекса восстановления пульса после окончания урока (ИВП I и ИВЛ2), которые paсчитывают по следующим формулам:

ИВП 1=П2-П1/П1х100 ИВП 2=П3-П1/П1х100

Чем больше величины ИВП-I и ИВП-2, тем быстрее происходит восстановление сердечно-сосудистой системы и тем экономичнее школьник выполняет физические нагрузки на уроке.

Большой информативностью обладают константы, характери­зующие потребление кислорода, кислородный долг, уровень молоч­ной кислоты в крови, кислотно-щелочное состояние и порог анаэроб­ного обмена. Однако для их определения требуются соответствующие специалисты, необходимые условия и оборудование и выполняются они, как правило, с целью научных исследований.

Одной из важнейших задач любого вида контроля за занятиями физической культурой является оценка выраженности функциональ­ных сдвигов и характеристика восстановительных процессов у школьников. Во время мышечной деятельности в организме учащихся происходят связанные друг с другом анаболические и ката­болические процессы, при этом диссимиляция преобладает над ассимиляцией. П осле окончания занятий в организме усиливаются процессы ассимиляции, когда восполняются израсходованные энер­горесурсы, ликвидируется кислородная задолженность, удаляются продукты распада, нормализуются нейроэндокринные, анимальные и вегетативные системы, стабилизируется гомеостаз.

При характеристике восстановительных процессов следует ис­ходить из учения И. П. Павлова о том, что процессы истощения и восстановления в организме (деятельном органе) тесно связаны меж­ду собой и с процессами возбуждения и торможения в центральной нервной системе. Специальными исследованиями последних лет по­казано, что чем выше энергетические траты во время работы, тем интенсивнее процесс их восстановления. Однако, если истощение функциональных потенциалов в процессе работы превышает опти­мальный уровень, то полного восстановления не происходит. В этом случае физическая нагрузка вызывает дальнейшее угнетение кле­точного анаболизма.

Знание медико-биологических особенностей изменения функ­ций организма и восстановительных процессов, его реализация в практике физического воспитания будут способствовать улучшению физического и функционального развития и самое главное – сохранению здоровья учащихся.