ПРЕДИСЛОВИЕ
Наше тело— удивительно сложный механизм! Все его клетки и ткани поддерживают между собой связь и их деятельность четко скоординирована. Трудно представить, насколько согласованно функционируют все системы человеческого тела. Даже сейчас, когда вы сидите и читаете эти строки, ваше сердце прокачивает кровь, направляя ее по всему организму, ваш кишечник абсорбирует питательные вещества, ваши почки выводят из организма продукты распада, а легкие усваивают кислород, ваши мышцы помогают держать в руках этот учебник, тогда как головной мозг "занят" чтением. И хотя вы, читая, отдыхаете, ваше тело физиологически активно, и представьте, насколько повышается активность всех систем организма, когда вы активно двигаетесь. С увеличением физической нагрузки возрастает и физиологическая активность мышц. Активным мышцам необходимо больше питательных веществ, больше кислорода, более высокая скорость обменных процессов и более эффективное выведение продуктов распада. Как же реагирует организм на высокие физиологические требования, предъявляемые физической активностью?
Это ключевой вопрос при изучении физиологии спорта и мышечной деятельности, на который дает ответ данный учебник. Мы преследовали цель на основании известных вам из курса анатомии и физиологии знаний показать, как наше тело выполняет физическую работу и как реагирует на мышечную деятельность.
Первая глава представляет собой исторический очерк о зарождении и становлении физиологии спорта и мышечной деятельности на базе родственных дисциплин — анатомии и физиологии. В каждой части учебника рассматриваются отдельные физиологические системы, их реакции на кратковременные физические нагрузки, а также их адаптационные реакции на продолжительные физические нагрузки. Часть I посвящена согласованности действий мышечной и нервной систем, направленных на выполнение движения. В части II рассматриваются основные энергетические системы, а также роль эндокринной системы в регуляции обменных процессов. В части III мы знакомимся с функциями сердечно-сосудистой и респираторной систем, в частности транспортом питательных веществ и кислорода к активным мышцам и выведением из них продуктов распада в процессе мышечной деятельности.
Часть IV посвящена изучению влияния факторов окружающей среды на двигательную активность. Рассматриваются реакции организма человека на повышенную и пониженную температуру окружающей среды, пониженное (в условиях высокогорья) и повышенное (при погружении на глубину) атмосферное давление. Завершается эта часть рассмотрением условий влияния уникальной среды — невесомости.
В части V изложены пути оптимизации мышечной деятельности спортсменов. Анализируется влияние различных объемов тренировочных занятий, рассматривается целесообразность использования препаратов, которые, как утверждают, способствуют повышению работоспособности. Изучаются также пищевые потребности спортсменов и влияние питания на двигательную активность. Завершается эта часть рассмотрением значимости оптимальной массы тела для занятий спортом.
Шестая часть посвящена особым категориям спортсменов. Вначале рассматриваются процессы роста, развития и их влияние на двигательную способность молодых спортсменов. Анализируются изменения уровня мышечной деятельности, обусловленные процессом старения, способы поддержания адекватного уровня физической подготовленности с помощью двигательной активности. Рассматриваются половые различия, а также особенности мышечной деятельности женщин-спортсменок.
Заключительная VII часть учебника посвящена вопросам профилактики и лечения различных заболеваний с помощью физических упражнений и занятий спортом, их использования для реабилитации. Главное внимание обращено на такие распространенные в мире заболевания, как сердечно-сосудистые, ожирение и диабет. Завершается учебник рассмотрением выбора физических упражнений для сохранения и укрепления здоровья и уровня физической подготовленности.
"Физиология спорта и двигательной активности" предлагает новый подход к изучению этих двух физиологических дисциплин. Наиболее важные моменты выделяются рубрикой "Ключевая позиция55. Контрольные вопросы в конце каждой главы позволяют проверить, как вы усвоили изложенный материал. Завершается каждая глава цифровыми ссылками, а также списком рекомендуемой литературы, дающей дополнительную информацию по вопросам, которые вас заинтересовали. В конце учебника приведен "Словарь ключевых понятий".
Мы надеемся, что информация, данная в учебнике, будет стимулировать дальнейшее изучение этого нового и интересного предмета. Изложенный материал полезен с практической точки зрения не только тем, кто решит всерьез заняться физиологией спорта и мышечной деятельности, но и всем, кто хочет оставаться активным, здоровым и физически подготовленным.
Г л а в а 1 Введение в физиологию упражнений и спорта
Тело человека — удивительный механизм! В нем происходит бесконечное множество отлично координированных явлений. Они обеспечивают непрерывное осуществление сложных функций, таких, как зрение, дыхание, слух, обработка информации, без вашего сознательного усилия. Если вы встанете, выйдете на улицу и начнете бегать трусцой вокруг жилого массива, в действие придут почти все системы вашего организма, позволяя легко перейти от состояния покоя к состоянию физической нагрузки. Если вы будете ежедневно заниматься таким образом и постепенно увеличивать продолжительность и интенсивность бега трусцой, ваш организм адаптируется и ваша работа станет более эффективной.
В течение столетий ученые изучали, как работает организм человека. В последние несколько столетий небольшая, но быстро увеличивающаяся группа ученых занялась изучением того, как изменяются функции или физиология организма во время занятий физической деятельностью и спортом. Эта глава знакомит вас с физиологией упражнений и спорта, а также содержит исторический обзор, который позволит объяснить некоторые основные понятия, изложенные в последующих главах.
История зарождения физиологии упражнений в США связана главным образом с именем Дэвида Брюса Дилла, сына канзасского фермера, чей интерес к физиологии привел его к исследованию состава крови крокодила. К счастью для нас, этот молодой ученый вскоре направил свои исследования на человека, став первым директором основанной в 1927 г. Гарвардской лаборатории по изучению явления усталости. В течение всей своей жизни он интересовался физиологией и приспособляемостью многих животных, существующих в экстремальных условиях окружающей среды. Однако Д.Б.Дилл более известен своими исследованиями реакций организма человека на физические нагрузки, жару, высокогорье и другие факторы окружающей среды. Доктор Д.Б.Дилл всегда служил человеческой "морской свинкой" в этих исследованиях. За 20-летнее существование Гарвардской лаборатории им и коллегами было написано 330 научных статей, в том числе классический труд "Жизнь, жара и высокогорье" [3, 4].
ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
Если вы только начинаете изучать физиологию упражнений, у вас может возникнуть предположение, что приводимая в этой книге информация нова и неоспорима. Может показаться, что современные ученые, работающие в области физиологии упражнений, сформулировали новые идеи, никогда прежде не применявшиеся в "окостенелой" науке. Это не так. Информация, которую мы будем рассматривать, — результат многолетних усилий многих выдающихся ученых. Собранная по крупицам, она позволила разрешить проблему мышечного движения. Довольно часто идеи и теории современных исследователей в области физиологии формировались на основании гипотез ученых, чьи имена давно забыты. То, что считается оригинальным или новым, довольно часто оказывается ассимиляцией предыдущих открытий или использованием данных других наук для решения проблем физиологии упражнений. Чтобы помочь разобраться в этом, рассмотрим кратко историю развития физиологии упражнений и вспомним тех людей, которые ее создавали.
Таблица 1.2. Суточные колебания ЧСС в покое и при физических нагрузках, уд.-мин-1
Время суток, ч
| ||
Условие опыта | До полудня | Пополудни |
2 6 10 | 2 6 10 | |
Отдых 65 69 73 74 72 69
| ||
Физическая нагрузка
| ||
легкая 100 103 109 109 105 104
| ||
Средняя 130 131 138 139 135 134
| ||
максимальная 179 179 183 184 181 181
| ||
Восстановление, З мин 118 122 129 128 128 125
| ||
Данные Рейли и Брукса (1990).
|
У женщин следует также учитывать нормальный 28-дневный менструальный цикл, который довольно часто вызывает значительные изменения
• массы тела;
• общего количества жидкости в организме;
• температуры тела;
• интенсивности обмена веществ;
• частоты сердечных сокращений;
• систолического объема крови (количество крови, выбрасываемой из желудочков сердца при каждом сокращении).
Эти переменные следует учитывать при тестировании женщин, которые также следует проводить в один и тот же период менструального цикла.
ЭРГОМЕТРИЯ
При проведении исследований физиологических реакций, определяемых в лабораторных условиях, необходимо контролировать величину физического усилия испытуемого с тем, чтобы обеспечить определенную постоянную интенсивность работы. Как правило, это осуществляется с помощью эргометров. Эргометр (греч. эрго — работа; метр — мера) представляет собой прибор, позволяющий контролировать (стандартизировать) и измерять количество и интенсивность физической работы, выполняемой человеком. Рассмотрим некоторые примеры.
Велоэргометры
Длительное время велоэргометры были основными приборами, используемым для тестирования. В настоящее время их широко используют как при исследованиях, так и в клинических целях, хотя в США наметилась тенденция к использованию тредбанов. Выполнять работу на велоэргометре можно либо в вертикальном положении (рис. 1.1), либо в положении лежа на спине.
В велоэргометрах обычно используется один из четырех видов сопротивления: 1) механическое трение; 2) электрическое сопротивление; 3) сопротивление воздуха; 4) гидравлическое сопротивление жидкости.
В приборах, основанных на механическом трении, величина сопротивления педалированию
Рис. 1.1. Велоэргометр
регулируется с помощью ремня вокруг маховика. Ваша исходная мощность зависит от интенсивности педалирования, т.е. чем выше интенсивность, тем больше мощность. Чтобы поддерживать одну и ту же мощность во время теста, необходимо сохранять одну, постоянную интенсивность педалирования, поэтому ее необходимо все время контролировать.
В приборах с использованием электрического сопротивления, которые называют велоэргометрами с электрическим тормозным устройством, сопротивление обеспечивает электрический проводник, передвигающийся в магнитном или электромагнитном поле. Сила магнитного поля определяет величину сопротивления педалированию. Последняя автоматически вырастает по мере уменьшения интенсивности педалирования и снижается при ее увеличении, тем самым обеспечивая постоянную мощность.
Велоэргометры, основанные на действии сопротивления воздуха, весьма популярны, однако они больше подходят для тренировочных целей, чем для проведения лабораторных тестов. В них маховик стандартного эргометра с механическим тормозным устройством заменен колесом, имеющим ряды вентиляторных крыльев, расположенных, как спицы. Когда колесо вращается, крылья перемещают воздух; таким образом, величина сопротивления прямо пропорциональна интенсивности педалирования.
Велоэргометры, в которых используется гидравлическая жидкость для изменения величины сопротивления, могут обеспечивать постоянную мощность независимо от интенсивности педалирования. При педалировании гидравлическая жидкость вытекает через отверстие. Изменение размера этого отверстия позволяет варьировать величину сопротивления. Чем больше отверстие, тем легче жидкости вытекать и тем меньше величина испытываемого сопротивления.
Велоэргометры имеют ряд преимуществ по сравнению с другими эргометрическими приборами. При работе на велоэргометре верхняя часть туловища практически остается неподвижной, что позволяет с большей точностью измерять давление крови, а также облегчает процесс взятия проб крови при физических нагрузках. Кроме того, интенсивность работы при педалировании не зависит от массы тела. Это важно при изучении физиологических реакций на стандартную интенсивность работы (выходную мощность). Например, если вы потеряли 15 фунтов массы, результаты, полученные при тестировании на тредбане, окажутся несопоставимыми с результатами, полученными до того, как масса вашего тела уменьшилась, поскольку физиологические реакции на заданную скорость и наклон на тредбане изменяются в зависимости от массы тела. После потери массы вы сможете выполнить меньший объем работы, чем прежде, при таких же скорости и наклоне.
Велоэргометры — наиболее подходящие приборы для оценки изменений субмаксимальной физиологической реакции до и после тренировки у испытуемых, масса тела которых не изменилась. Сопротивление на велоэргометре не зависит от массы тела. В отличие от них на тредбане величина выполняемой работы непосредственно зависит от массы тела
Что касается велоэргометров, то здесь уменьшение массы тела не столь сильно изменяет физиологическую реакцию на стандартную мощность.
Следует отметить, что велоэргометры имеют и недостатки. Если вы нерегулярно работаете на велоэргометре, мышцы ваших ног, вероятнее всего, устанут раньше, чем тело. Кроме того, пиковые (максимальные) показатели некоторых физиологических переменных, получаемых при работе на эргометре, часто оказываются ниже этих же показателей, получаемых при выполнении работы на тредбане. Это может быть обусловлено локальной усталостью ног, скоплением крови в ногах (меньшее количество крови возвращается к сердцу) или тем, что при работе на велоэргометре участвует меньше мышц, чем при выполнении работы на тредбане.
Тредбаны
Тредбаны (рис. 1.2) являются эргометрами выбора для увеличивающегося числа исследователей и врачей, в частности в США. Мотор и система роликов в них приводят в движение большую конвейерную ленту, на которой испытуемый может либо идти, либо бежать. Длина и ширина ее должны соответствовать размерам вашего тела и длине шага. На слишком узких или коротких тредбанах практически невозможно осуществить тестирование спортсменов высокого класса.
Рис. 1.2. Тредбан
Тредбаны имеют ряд преимуществ. В отличие от большинства велоэргометров интенсивность работы на тредбанах не нужно контролировать: если вы не поддерживаете скорость, равную скорости движения ленты, вы попросту "сойдете" с него. Ходьба на тредбане является весьма естественным видом деятельности, поэтому приспособиться к ней очень легко, для этого требуется не более 1 — 2 мин. Кроме того, обычные люди почти сразу же достигают максимальных для себя физиологических показателей на тредбане, в то время как некоторые спортсмены достигают более высоких показателей на эргометрах, что соответствует их режиму тренировочных занятий или соревнований.
На тредбанах обычно достигают более высоких пиковых показателей почти всех измеряемых физиологических переменных, таких, как ЧСС, вентиляция и потребление кислорода
Тредбаны, однако, имеют и ряд недостатков. Они, как правило, стоят дороже, чем велоэргометры. Кроме того, они более громоздки, для их использования необходима электрическая энергия. Трудно точно измерить давление крови во время выполнения работы на тредбане, поскольку шум от его работы затрудняет прослушивание с помощью стетоскопа. Также трудно точно измерить давление крови при увеличении скорости движения ленты. Не менее трудно взять пробу крови у человека, находящегося на тредбане.
Другие эргометры
Другие эргометры позволяют спортсменам, занимающимся определенными видами спорта, пройти тестирование в форме, близкой к тренировочному или соревновательному процессу. Например, ручные эргометры применяют для тестирования спортсменов и неспортсменов, которые в своей физической деятельности используют в основном руки и плечи (например, пловцов). Гребной эргометр предназначен для тестирования гребцов.
Ценные данные были получены при наблюдении за пловцами в бассейне. Проблемы, связанные с выполнением поворотов и постоянным движением ног, привели ученых к попыткам использовать плавание "на привязи": пловца заключали в "упряжку", прикрепленную к канату, серии блоков и специальному лотку с тяжестью (рис. 1.3,а). Спортсмен плывет со скоростью, при которой сохраняется постоянное положение тела в бассейне. По мере добавления массы в лотке пловцу приходится плыть быстрее (больше работать), чтобы сохранить положение тела.
Рис. 1.3. Плавание "на привязи " (а) и плавание в гидродинамическом бассейне (б)
Хотя этот метод позволил получить весьма интересные данные, техника плавания пловца "на привязи" отличается от техники свободного плавания. Гидродинамический бассейн (рис. 1.3,6) позволяет пловцам максимально приблизиться к своей естественной технике плавания. Сущность гидродинамического бассейна состоит в следующем:
пропеллерные насосы обеспечивают циркуляцию воды позади пловца, который старается сохранить положение тела. Изменяя степень циркуляции воды, изменяют скорость, с которой пловец должен плыть. Гидродинамический бассейн, к сожалению, очень дорогостоящий, позволил, по крайней мере частично, решить проблемы, связанные с плаванием "на привязи", а также создал новые возможности для проведения дальнейших исследований.
СПЕЦИФИЧНОСТЬ ТЕСТИРОВАНИЯ
Выбирая эргометр для проведения тестирования влияния физической нагрузки, очень важно учитывать принцип специфичности теста, что показали результаты исследований [8, 10]. В обоих исследованиях контролировали увеличение аэробной выносливости после 10 недель занятий по плаванию. Испытуемые выполняли максимальную нагрузку (бег на тредбане и плавание на привязи) до и после тренировочных занятий. Показатель выносливости, определенный на основании теста плавания "на привязи", увеличился на 11 — 18 %, в то время как выносливость, определенная на основании теста бега на тредбане, не изменилась. Если бы для тестирования использовали лишь бег на тредбане, ученым пришлось бы сделать вывод, что тренировка спортсмена-пловца не влияет на кардиореспираторную выносливость вообще.
В ОБЗОРЕ...
1. Наибольший интерес для физиологов представляют острые или срочные реакции организма на отдельные циклы нагрузки.
2. При оценке этих реакций следует учитывать условия окружающей среды (температуру, влажность, освещенность, уровень шума), поскольку изменения указанных факторов могут повлиять на реакции организма.
3. Следует также учитывать суточные и менструальные циклы. Тестирование следует проводить в одно и то же время суток и в один и тот же период менструального цикла.
4. Эргометр представляет собой прибор, позволяющий измерить количество и интенсивность физической работы в стандартизированных условиях.
5. Велоэргометры позволяют без особого труда измерить давление крови и взять пробу крови, поскольку верхняя часть туловища испытуемого остается относительно неподвижной. Кроме того, на полученные на этих приборах результаты практически не влияет изменение массы тела испытуемого.
6. Тредбаны обеспечивают относительно постоянную интенсивность работы, поскольку испытуемый не может оставаться на тредбане, не поддерживая заданную интенсивность работы. Ходьба на тредбане представляет собой естественный вид деятельности. Однако результаты зависят от массы тела, и измерять физиологические переменные труднее, чем на велоэргометре. Максимальные физиологические показатели, как правило, выше при проведении тестирования на тредбане.
7. Плавание "на привязи" позволило получить ценную информацию о физиологических реакциях, однако при этом методе движения пловца недостаточно естественны. В свою очередь, гидродинамический бассейн обеспечивает свободное естественное плавание, а также позволяет получить результаты, которые можно использовать как в соревновательном, так и в рекреационном плавании.
8. При определении реакций организма на физическую нагрузку очень важно, чтобы режим тестирования максимально соответствовал типу физической деятельности, привычной для испытуемого.
Принцип индивидуальности
У нас с вами неодинаковая способность адаптироваться к тренировочным нагрузкам. Наследственность играет главную роль в определении того, как быстро и в какой степени организм адаптируется к тренировочной программе. За исключением монозиготных близнецов нет двух людей, имеющих абсолютно одинаковые генетические характеристики. Поэтому адаптация разных испытуемых к одной и той же программе нагрузок будет разной. Колебания интенсивности клеточного развития, обмена веществ, а также нервной и эндокринной регуляции также обусловливают значительные индивидуальные различия. Именно эти различия объясняют, почему у одних людей наблюдаются значительные улучшения после занятий по данной программе тренировочных нагрузок, а у других после такой же программы улучшения минимальны или их вообще нет. Именно поэтому любая программа тренировочных нагрузок должна учитывать специфические потребности и способности отдельных испытуемых. Это — принцип индивидуальности.
Принцип специфичности
Тренировочные адаптации весьма специфичны к типу физической деятельности, а также объему и интенсивности выполняемых физических нагрузок. Для улучшения мышечной силы, например, толкателю ядра не следует акцентировать внимание на беге на длинные дистанции или выполнять медленные силовые нагрузки с низкой интенсивностью. Точно так же, стайеру нет смысла заниматься главным образом интервальными тренировками спринтерского типа. Именно поэтому спортсмены, тренирующиеся на развитие силы и мощности, например, тяжелоатлеты, обычно имея большую силу, характеризуются таким же уровнем аэробной выносливости, как и нетренированные люди. Согласно принципу специфичности тренировочная программа должна обеспечить нагрузку тех физиологических систем, которые имеют решающее значение для достижения оптимальных результатов в данном виде спорта с тем, чтобы достичь специфической тренировочной адаптации.
Непрерывная тренировка
Само название говорит о том, что этот вид тренировки подразумевает непрерывную деятельность без интервалов отдыха. Это может быть высокоинтенсивная непрерывная деятельность средней продолжительности или тренировочная нагрузка небольшой интенсивности в течение продолжительного периода времени. Рассмотрим оба вида.
Высокоинтенсивная непрерывная тренировка. Интенсивность работы при такой тренировке составляет 85 — 95 % максимальной ЧСС спортсмена (ЧССмакс). Например, бегун на средние дистанции может пробежать 8 км (5 миль) со скоростью 3 мин*км - ' (5 мин- -миль"\ ) при средней ЧСС 180 ударов-мин" * (допустив, что ЧСС макс =200 ударам-мин"').
Высокоинтенсивная непрерывная тренировка весьма эффективны для подготовки спортсменов, занимающихся видами спорта, требующими проявления выносливости, когда не выполняется большой объем работы. Тренировка с постоянной, близкой к соревновательной интенсивностью повышает способность спортсмена поддерживать одинаковый темп во время забега и, как правило, ведет к улучшению результатов. Кроме того, регулярные тренировочные нагрузки или забеги с интенсивностью, близкой к соревновательной, повышают скорость ног, их силу и мышечную выносливость. К сожалению, подобная тренировочная программа предъявляет спортсмену весьма экстраординарные требования, особенно если она рассчитана на несколько недель или месяцев. Рекомендуется периодически вводить варианты с более низкой интенсивностью (1—2 раза в неделю), чтобы дать спортсмену немного передохнуть после изнурительных, высокоинтенсивных непрерывных тренировок.
Круговая тренировка
При круговой тренировке спортсмен выполняет серию избранных упражнений в последовательности, называемой кругом. Круг обычно состоит из 6 — 10 тренажеров. На каждом тренажере спортсмен выполняет определенное упражнение, например, отжимание или сгибание рук, затем переходит на следующий тренажер. Следует стремиться выполнить работу в круге как можно быстрее. Показателем улучшения является выполнение всей работы за меньший отрезок времени или выполнение большего объема работы на каждом тренажере или и то, и другое. Кроме того, поскольку спортсмен бегает между тренажерами, по мере увеличения расстояния между ними улучшается и деятельность сердечно-сосудистой системы.
При объединении круговой тренировки с традиционной силовой получаем круговую силовую тренировку. Традиционная силовая тренировка предполагает, как правило, медленное и методичное выполнение работы. Интервалы работы очень короткие, а периоды отдыха — продолжительные. При круговой силовой тренировке работа обычно выполняется с интенсивностью порядка 40 — 60 % максимальной силы в течение 30-секундного интервала, период отдыха между рабочими интервалами — 15 с, хотя интервалы работы и отдыха можно видоизменять. К примеру, на первом тренажере вы выполняете за 30 с столько повторений, сколько можете, затем отдыхаете 15 с, переходя к другому тренажеру. Начинаете следующий 30-секундный период работы. Обычно за круг выполняют работу на 6 — 8 тренажерах. Рекомендуется выполнять 2—3 цикла.
Круговая силовая тренировка обеспечивает среднее увеличение аэробной выносливости и значительное увеличение силы, мышечной выносливости и гибкости. Кроме того, круговая силовая тренировка может значительно изменить состав тела, увеличив мышечную массу и снизив содержание жира в организме.
МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
В этой книге мы рассмотрим исследования, которые позволили нам установить, как функционирует наш организм во время мышечной деятельности и как изменяется его функционирование вследствие тренировок. Чтобы вам было легче интерпретировать эти исследования, вначале вы должны разобраться в основных моментах их методологии. Рассмотрим два аспекта.
ПЛАНИРОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В этой главе мы в основном затронем два основных типа планирования исследования: единовременное и длительное повторное. В первом случае в одно и то же определенное время проводится тестирование большой группы населения. Различия между отдельными группами используются для оценки изменений любой данной физиологической переменной со временем. Во втором случае после первичного тестирования испытуемых тестируют еще один или несколько раз, чтобы определить изменения со временем.
В ОБЗОРЕ...
1.Силовая тренировка способствует развитию силы, мощности и мышечной выносливости. Тренировочное занятие планируется по циклам, количеству повторений и величине сопротивления.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Наше тело— удивительно сложный механизм! Все его клетки и ткани поддерживают между собой связь и их деятельность четко скоординирована. Трудно представить, насколько согласованно функционируют все системы человеческого тела. Даже сейчас, когда вы сидите и читаете эти строки, ваше сердце прокачивает кровь, направляя ее по всему организму, ваш кишечник абсорбирует питательные вещества, ваши почки выводят из организма продукты распада, а легкие усваивают кислород, ваши мышцы помогают держать в руках этот учебник, тогда как головной мозг "занят" чтением. И хотя вы, читая, отдыхаете, ваше тело физиологически активно, и представьте, насколько повышается активность всех систем организма, когда вы активно двигаетесь. С увеличением физической нагрузки возрастает и физиологическая активность мышц. Активным мышцам необходимо больше питательных веществ, больше кислорода, более высокая скорость обменных процессов и более эффективное выведение продуктов распада. Как же реагирует организм на высокие физиологические требования, предъявляемые физической активностью?
Это ключевой вопрос при изучении физиологии спорта и мышечной деятельности, на который дает ответ данный учебник. Мы преследовали цель на основании известных вам из курса анатомии и физиологии знаний показать, как наше тело выполняет физическую работу и как реагирует на мышечную деятельность.
Первая глава представляет собой исторический очерк о зарождении и становлении физиологии спорта и мышечной деятельности на базе родственных дисциплин — анатомии и физиологии. В каждой части учебника рассматриваются отдельные физиологические системы, их реакции на кратковременные физические нагрузки, а также их адаптационные реакции на продолжительные физические нагрузки. Часть I посвящена согласованности действий мышечной и нервной систем, направленных на выполнение движения. В части II рассматриваются основные энергетические системы, а также роль эндокринной системы в регуляции обменных процессов. В части III мы знакомимся с функциями сердечно-сосудистой и респираторной систем, в частности транспортом питательных веществ и кислорода к активным мышцам и выведением из них продуктов распада в процессе мышечной деятельности.
Часть IV посвящена изучению влияния факторов окружающей среды на двигательную активность. Рассматриваются реакции организма человека на повышенную и пониженную температуру окружающей среды, пониженное (в условиях высокогорья) и повышенное (при погружении на глубину) атмосферное давление. Завершается эта часть рассмотрением условий влияния уникальной среды — невесомости.
В части V изложены пути оптимизации мышечной деятельности спортсменов. Анализируется влияние различных объемов тренировочных занятий, рассматривается целесообразность использования препаратов, которые, как утверждают, способствуют повышению работоспособности. Изучаются также пищевые потребности спортсменов и влияние питания на двигательную активность. Завершается эта часть рассмотрением значимости оптимальной массы тела для занятий спортом.
Шестая часть посвящена особым категориям спортсменов. Вначале рассматриваются процессы роста, развития и их влияние на двигательную способность молодых спортсменов. Анализируются изменения уровня мышечной деятельности, обусловленные процессом старения, способы поддержания адекватного уровня физической подготовленности с помощью двигательной активности. Рассматриваются половые различия, а также особенности мышечной деятельности женщин-спортсменок.
Заключительная VII часть учебника посвящена вопросам профилактики и лечения различных заболеваний с помощью физических упражнений и занятий спортом, их использования для реабилитации. Главное внимание обращено на такие распространенные в мире заболевания, как сердечно-сосудистые, ожирение и диабет. Завершается учебник рассмотрением выбора физических упражнений для сохранения и укрепления здоровья и уровня физической подготовленности.
"Физиология спорта и двигательной активности" предлагает новый подход к изучению этих двух физиологических дисциплин. Наиболее важные моменты выделяются рубрикой "Ключевая позиция55. Контрольные вопросы в конце каждой главы позволяют проверить, как вы усвоили изложенный материал. Завершается каждая глава цифровыми ссылками, а также списком рекомендуемой литературы, дающей дополнительную информацию по вопросам, которые вас заинтересовали. В конце учебника приведен "Словарь ключевых понятий".
Мы надеемся, что информация, данная в учебнике, будет стимулировать дальнейшее изучение этого нового и интересного предмета. Изложенный материал полезен с практической точки зрения не только тем, кто решит всерьез заняться физиологией спорта и мышечной деятельности, но и всем, кто хочет оставаться активным, здоровым и физически подготовленным.
Г л а в а 1 Введение в физиологию упражнений и спорта
Тело человека — удивительный механизм! В нем происходит бесконечное множество отлично координированных явлений. Они обеспечивают непрерывное осуществление сложных функций, таких, как зрение, дыхание, слух, обработка информации, без вашего сознательного усилия. Если вы встанете, выйдете на улицу и начнете бегать трусцой вокруг жилого массива, в действие придут почти все системы вашего организма, позволяя легко перейти от состояния покоя к состоянию физической нагрузки. Если вы будете ежедневно заниматься таким образом и постепенно увеличивать продолжительность и интенсивность бега трусцой, ваш организм адаптируется и ваша работа станет более эффективной.
В течение столетий ученые изучали, как работает организм человека. В последние несколько столетий небольшая, но быстро увеличивающаяся группа ученых занялась изучением того, как изменяются функции или физиология организма во время занятий физической деятельностью и спортом. Эта глава знакомит вас с физиологией упражнений и спорта, а также содержит исторический обзор, который позволит объяснить некоторые основные понятия, изложенные в последующих главах.
История зарождения физиологии упражнений в США связана главным образом с именем Дэвида Брюса Дилла, сына канзасского фермера, чей интерес к физиологии привел его к исследованию состава крови крокодила. К счастью для нас, этот молодой ученый вскоре направил свои исследования на человека, став первым директором основанной в 1927 г. Гарвардской лаборатории по изучению явления усталости. В течение всей своей жизни он интересовался физиологией и приспособляемостью многих животных, существующих в экстремальных условиях окружающей среды. Однако Д.Б.Дилл более известен своими исследованиями реакций организма человека на физические нагрузки, жару, высокогорье и другие факторы окружающей среды. Доктор Д.Б.Дилл всегда служил человеческой "морской свинкой" в этих исследованиях. За 20-летнее существование Гарвардской лаборатории им и коллегами было написано 330 научных статей, в том числе классический труд "Жизнь, жара и высокогорье" [3, 4].
СУЩНОСТЬ ФИЗИОЛОГИИ УПРАЖНЕНИЙ И СПОРТА
В основе физиологии упражнений и спорта лежат анатомия и физиология. Анатомия изучает структуру и форму, или морфологию, организма. Она дает представление о строении различных частей тела и их взаимодействии. Физиология изучает функции организма: как работают системы органов, тканей, клеток, а также как интегрируются их функции с тем, чтобы регулировать среду организма. Поскольку физиология характеризует функции структур, нецелесообразно начинать ее изучение, не имея представления об анатомии.
Физиология упражнений изучает изменения структур и функций организма под воздействием срочных и долговременных физических нагрузок. Спортивная физиология применяет концепции физиологии упражнений в процессе подготовки спортсменов, а также для улучшения их спортивной деятельности. Таким образом, спортивная физиология является производной физиологии упражнений.
Физиология упражнений развилась на базе материнской дисциплины — физиологии. Она изучает физиологическую адаптацию организма к стрессу срочной нагрузки при выполнении упражнения или занятий физической деятельностью и хроническому стрессу долговременной нагрузки при физической тренировке. Спортивная физиология выделилась из физиологии упражнений. Она использует данные физиологии упражнений для решения проблем спорта
Рассмотрим пример, который поможет нам отличить друг от друга эти две тесно связанные отрасли физиологии. Благодаря исследованиям в области физиологии упражнений мы имеем четкое представление о том, как наш организм получает энергию из продуктов питания, необходимую нашим мышцам, чтобы начать и поддерживать движение. Мы знаем, что во время отдыха или при выполнении упражнения небольшой интенсивности главным источником энергии являются жиры и по мере увеличения интенсивности упражнения наш организм все больше использует углеводы до тех пор, пока они не становятся главным источником энергии. При продолжительной нагрузке высокой интенсивности запасы углеводов в нашем организме значительно сокращаются, что приводит к их истощению.
Используя эту информацию и понимая, что наш организм имеет ограниченные запасы углеводов для производства энергии, спортивная физиология отыскивает пути для того, чтобы
• увеличить способность организма накапливать углеводы (углеводная нагрузка);
• снизить интенсивность использования организмом углеводов во время мышечной деятельности (экономия углеводов);
• усовершенствовать рацион питания спортсменов до и во время соревнований, чтобы свести к минимуму риск истощения запасов углеводов.
Физиология спортивного питания, являющаяся подразделом спортивной физиологии, в настоящее время быстро развивается.
ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
Если вы только начинаете изучать физиологию упражнений, у вас может возникнуть предположение, что приводимая в этой книге информация нова и неоспорима. Может показаться, что современные ученые, работающие в области физиологии упражнений, сформулировали новые идеи, никогда прежде не применявшиеся в "окостенелой" науке. Это не так. Информация, которую мы будем рассматривать, — результат многолетних усилий многих выдающихся ученых. Собранная по крупицам, она позволила разрешить проблему мышечного движения. Довольно часто идеи и теории современных исследователей в области физиологии формировались на основании гипотез ученых, чьи имена давно забыты. То, что считается оригинальным или новым, довольно часто оказывается ассимиляцией предыдущих открытий или использованием данных других наук для решения проблем физиологии упражнений. Чтобы помочь разобраться в этом, рассмотрим кратко историю развития физиологии упражнений и вспомним тех людей, которые ее создавали.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 582.