Скачать 447.31 Kb.
страница1/3
Дата24.10.2018
Размер447.31 Kb.

Наше тело- удивительно сложный меха­низм! Все его клетки и ткани поддерживают между собой связь и их деятельность четко ско­ординирована


  1   2   3

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.



НАЧАЛА АНАТОМИИ И ФИЗИОЛОГИИ

Хотя начало исследованиям функций челове­ческого тела положили древние греки, только к 1500 г. был сделан действительно значительный вклад в понимание как структуры, так и функций организма человека. Предшественницей физио­логии была анатомия. Работа Андреаса Везалия "РаЬпса Нитат Согропх" ("Структура человечес­кого тела"), опубликованная в 1543 г., явилась поворотным пунктом в развитии науки о челове­ке и изменила направление последующих иссле­дований. Хотя главное внимание в ней было об­ращено на анатомическое описание различных органов, предпринимались также попытки объяс­нить их функции. Британский историк Майкл Фостер заметил: "Эта книга положила начало не только современной анатомии, но и современ­ной физиологии. Она навсегда положила конец представлениям, царившим в течение 14 столе­тий, и способствовала действительному возрож­дению медицины" [б].

Большинство ранних попыток объяснить фи­зиологические аспекты были либо неверными, либо настолько туманными, что их можно было рассматривать лишь как предположения. Напри­мер, попытки объяснить, как мышцы производят силу, сводились, как правило, к описанию изме­нений их размеров и формы во время сокраще­ния, поскольку наблюдения ограничивались лишь тем, что можно было видеть невооруженным гла­зом. На основании подобных наблюдений Херонимус Фабрициус (около 1574 г.) выдвинул пред­положение, что сократительная мощность мыш­цы находится в ее волокнистых сухожилиях, а не в "мясистой части". Анатомам не удавалось об­наружить существование индивидуальных мышеч­ных волокон до тех пор, пока голландский уче­ный Антони ван Левенгук не изобрел микроскоп (около 1660 г.). Однако то, как эти волокна со­кращаются и производят силу, оставалось загад­кой до середины нашего столетия, когда появи­лась возможность изучать сложнейшую деятель­ность мышечных белков с помощью электронного микроскопа.

ПОЯВЛЕНИЕ ФИЗИОЛОГИИ УПРАЖНЕНИЙ

Физиология упражнений — относительный новичок в мире науки. До конца XIX ст. главная цель физиологов заключалась в получении инфор­мации, имеющей клиническое значение. Пробле­ма реакции организма на физические нагрузки практически не изучалась. Несмотря на общеприз­нанную значимость регулярной мышечной дея­тельности уже в середине XIX ст., до конца сто­летия на физиологию мышечной деятельности внимание почти не обращали.

Первый учебник по физиологии упражнений "Физиология физического упражнения" [9] был написан в 1889 г. Фернандом Ла Гранжем. При­нимая во внимание небольшое количество иссле­дований в области физических нагрузок в то вре­мя, весьма интересно познакомиться с тем, как автор освещает такие темы, как "Мышечная ра­бота", "Усталость", "Привыкание к работе", "Функция мозга при нагрузке". Эта рання по­пытка объяснить реакции организма на физичес­кие нагрузки была во многом ограничена весьма противоречивыми теоретическими аспектами и незначительным количеством фактического ма­териала. Несмотря напоявление в то время неко­торых основных понятий биохимии физических нагрузок, Ла Гранж, тем не менее отмечал, что многие детали этой проблемы все еще находятся в стадии становления и изучения. Например, он писал, что: "...понятие "энергетический метабо­лизм" стало весьма сложным в последнее время; мы можем сказать, что оно в определенной сте­пени запутано и довольно трудно в двух словах дать ему четкую и ясную характеристику. Оно представляет собой раздел физиологии, который в настоящее время пересматривается, поэтому в данный момент мы не можем сформулировать свои выводы" [9].

Первым опубликованным учебником по физиологии физических нагрузок была работа Ф. Ла Гранжа "Физиология физической нагрузки " (1889 г.)

В конце 1800 г. появилось множество теорий, объясняющих источник энергии, обеспечивающей мышечное сокращение. Как известно, во время фи­зической нагрузки мышцы производят много теп­ла, поэтому, согласно некоторым теориям, это теп­ло используется косвенно или непосредственно, чтобы заставить сокращаться мышечные волокна. В следующем столетии Уолтер Флетчер и Фреде­рик Гоуленд Хопкинс установили тесную взаимо­связь между мышечным сокращением и образова­нием лактата [5]. Стало ясно, что энергия для вы­полнения мышечного сокращения образуется вследствие распада мышечного гликогена с обра­зованием молочной кислоты (см. главу 5), хотя де­тали этой реакции оставались невыясненными.

Поскольку для мышечного сокращения требу­ется достаточно много энергии, мышечная ткань послужила идеальной моделью для раскрытия тайн клеточного метаболизма. В 1921 г. Арчибальд (А.В.) Хилл получил Нобелевскую премию за ис­следования энергетического метаболизма. В тот период времени биохимия находилась в колыбе­ли своего развития, однако она быстро завоевы­вала признание благодаря усилиям таких уче­ных — лауреатов Нобелевской премии, — как Альберт Сенф-Дьёрди, Отто Мейергоф, Август Крог и Ханс Кребс, активно изучавших проблему выработки энергии живыми клетками.

Большинство своих исследований Хилл про­вел на изолированных мышцах лягушки, однако он был одним из первых, кто провел физиологи­ческие исследования на человеке. Эти исследова ния стали возможны благодаря технической по­мощи Джона (Дж.С.) Холдена, разработавшего метод и прибор для измерения потребления кис­лорода во время физической нагрузки. Этими и другими учеными была заложена основа совре­менного понимания процесса образования энер­гии, оказавшегося в центре пристального изуче­ния в середине нашего столетия, который в на­стоящее время исследуется в лабораториях физиологических нагрузок с использованием ком­пьютерных систем для измерения потребления кислорода.



ФИЗИОЛОГИЯ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И ДРУГИЕ ОТРАСЛИ

Физиология всегда была основой клинической медицины. Точно также физиология физических нагрузок всегда предоставляла необходимую информацию для многих других отраслей, таких, как физическое воспитание, физическая подготовлен­ность, сохранение здоровья. Несмотря на то, что в Гарвардском университете (США) в лаборатории утомления работали такие специалисты, как Дад-ли Серджент, Дж.Х.Мак-Карди и другие, изучав­шие влияние физической тренировки на силу и выносливость, инициатива использования данных в науке о физическом воспитании принадлежит Карповичу, русскому эмигранту, также работав­шему в этой лаборатории. Карпович проводил соб­ственные исследования и преподавал физиологию в Спрингфилдском колледже (Массачусетс) с 1927 г. до своей кончины в 1968 г. Хотя он внес значительный вклад в область физического вос­питания и физиологии физических нагрузок, тем не менее его больше всего помнят как выдающе­гося преподавателя.

Другой представитель этого колледжа, тренер по плаванию Т.К.Каретон, создал лабораторию физиологии физических нагрузок при Универси­тете штата Иллинойс в 1941 г. Он продолжал за­ниматься исследовательской деятельностью и обучал многих из сегодняшних ведущих ученых в области физической подготовки и физиологии физических нагрузок до своего ухода на пенсию в 1971 г. Программы физической подготовки, раз­работанные Т.К.Каретоном со своими студентами, а также книга Кеннета Купера "Аэробика", опубликованная в 1968 г., физиологически обо­сновали целесообразность использования физи­ческих нагрузок для обеспечения здорового об­раза жизни [2].

С середины ХТХ в- существовало мнение о не­обходимости регулярной физической деятельно­сти для поддержания оптимального состояния здоровья, однако только в конце 60-х годов XX ст. оно стало общепризнанным. Последующие исследования доказали зна4енис физических на­грузок для противодействия физическому спаду, обусловленному процессом старения.

Осознание потребности в физической деятель­ности способствовало пониманию важности пре­вентивной медицины и необходимости разработ­ки программ для поддержания и укрепления здо­ровья- Хотя физиологии физических нагрузок нельзя ставить в заслугу современное движение за сохранение здоровья, тем не менее именно она обеспечила основной комплекс знаний и обосно­вание включения физических нагрузок как не­отъемлемого компонента здорового образа жиз­ни, а также заложила основы науки о значении физических нагрузок для больных и здоровых.

СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И СПОРТА

Многие достижения в области физиологии физических нагрузок обусловлены совершенство­ванием методик. Так, в 60~х годах создание элек­тронных анализаторов для измерения дыхатель­ной смеси значительно облегчило и сделало бо­лее эффективным изучение энергетического метаболизма. Эта методика, а также радиотеле­метрия (основанная на использовании радиопс-редающих сигналов), применяемая для контроля частоты сердечных сокращений и температуры тела во время физической нагрузки, были разра­ботаны в результате программы космических ис­следований США. До конца б0-х годов текущего столетия большинство исследований в области фи­зиологии физических нагрузок было направлено на изучение их влияния на весь организм. В по­давляющем большинстве исследований измеряли такие переменные величины, как потребление кислорода, частоту сердечных сокращений, тем­пературу тела и интенсивность потоотделения. Влиянию мышечных нагрузок на клетку уделя­лось гораздо меньше внимания.

Примерно в то же время, когда Дж.Бергстрем вторично ввел в практику метод пункционной биопсии, появилась целая плеяда молодых спе­циалистов в области физиологии физических на­грузок и биохимии. Бенгт Солтен (Стокгольм) придавал большое значение методу биопсии для изучения структуры и биохимии мышцы. Б.Сол­тен и Дж.Бергстрем в конце 60-х годов XX ст. впервые изучили влияние рациона питания на выносливость и питание мышц. Приблизитель­но в то же самое время Реджи Эджертон (Кали­форнийский университет, Лос-Анджелес) и Фил Голлник (Университет штата Вашингтон) стали использовать в своих экспериментах крыс для изучения характеристик отдельных мышечных во­локон и их реакций на физическую тренировку, Сочетание знаний Б.Солтена в области методи­ки биопсии с биохимической эрудицией Ф.Гол-лника дало возможность именно этим двум уче­ным провести первые исследования характерис­тик мышечных волокон человека и влияния на них физических нагрузок. И хотя многие биохи­мики использовали физические нагрузки для изучения метаболизма, лишь единицы из них оказали такое же огромное влияние на совре­менное состояние физиологии физических на­грузок человека, как Дж.Бергстрем, Б-Солтен и Ф.Голлник.

Теперь, когда мы выяснили историческую основу физиологии физических нагрузок — пра­родительницы спортивной физиологии, мы мо­жем приступить к изучению сущности физиоло­гии физических нагрузок и спорта.


СРОЧНЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ НА ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ

Начиная изучать физиологию физических на­грузок и спорта, необходимо прежде всего выяс­нить, как реагирует организм на определенный вид нагрузки, например, бег на тредбане. Такая реак­ция называется срочной адаптацией. Представле­ние о срочной адаптации облетит понимание по­стоянной адаптации, происходящей в организме, когда он сталкивается с повторяющимися цикла­ми физических нагрузок, например, изменением функции сердечно-сосудистой системы после б мес тренировочных нагрузок на развитие выносливо­сти. Далее мы рассмотрим основные понятия и принципы, связанные как со срочными реакция­ми на физические нагрузки, так и с постоянной адаптацией к тренировкам. Эта информация по­может понять материал последующих глав.

Как определить физиологические реакции на физическую нагрузку? Ни бегун высокого уров­ня, ни обычный любитель бега трусцой не зани­маются бегом в условиях, позволяющих осуще­ствить детальный физиологический контроль. Лишь некоторые физиологические переменные можно контролировать во время выполнения фи­зической нагрузки на площадке, причем неко­торые из них можно точно измерить, не нару­шая физическую деятельность. Например, сред­ства радиотелеметрии и миниатюрные магнитофоны можно использовать во время вы­полнения физической нагрузки для контроля

• деятельности сердца (ЯСС и электрокарди­ограмма);

• частоты дыхания;

• внутренней температуры и температуры кожи;

• мышечной деятельности (электромиограмма).

Последние разработки позволяют даже не­посредственно контролировать потребление кис­лорода во время произвольной физической де­ятельности за пределами исследовательской ла­боратории. Вместе с тем чаще всего контроль осуществляется в лаборатории, где испытуемых исследуют более тщательно в строго контроли­руемых условиях.

ФАКТОРЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ УЧИТЫВАТЬ ПРИ КОНТРОЛЕ

Многие факторы могут изменить срочную реакцию вашего организма на физическую на­грузку. При этом особо следует учитывать усло­вия окружающей среды. Такие факторы, как тем­пература и влажность в лаборатории, а также освещенность и наличие шума в месте проведе­ния теста, могут заметно повлиять на реакцию организма и в состоянии покоя, и при выполне­нии физической нагрузки. Следует даже учиты­вать, когда и какое количество пищи вы съели.



Табл. 1.1 иллюстрирует, как различные факто­ры окружающей среды могут изменить частоту сердечных сокращений (ЧСС) в покое и во время бега на тредбане с интенсивностью 14 км-ч ~ ' (9 миль-ч - ]). Частота сердечных сокращений испытуемого во время нагрузки изменилась на 25 уд.-мин" * при повышении температуры возду­ха с 21 до 35 °С (70 - 95 "Ф).
  1   2   3

Главная страница
Контакты

    Главная страница



Наше тело- удивительно сложный меха­низм! Все его клетки и ткани поддерживают между собой связь и их деятельность четко ско­ординирована

Скачать 447.31 Kb.