Файл: Учебник для высших учебных заведений физической культуры Издание 2е, исправленное и дополненное.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.11.2023

Просмотров: 620

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

7.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕХАНИЗМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЦЕПТОРОВРецепторами называются специальные образования, транс­формирующие (преобразующие) энергию внешнего раздражения в спе­цифическую энергию нервного импульса.Все рецепторы по характеру воспринимаемой среды делятся на экстерорецепторы, принимающие раздражения из внешней среды, (рецепторы органов слуха, зрения, обоняния, вкуса, осяза­ния), интерорецепторы, реагирующие на раздражения из внутренних органов, и проприорецепторы, воспринимающие раздражения из двигательного аппарата (мышц, сухожилий, сустав­ных сумок).По виду воспринимаемых раздражений различают хеморецеп­торы (рецепторы вкусовой и обонятельной сенсорных систем, хеморецепторы76сосудов и внутренних органов); механорецепторы (проприорецепторы двигательной сенсорной системы, барорецепторы сосудов, рецепторы слуховой, вестибулярной, тактильной и болевой сенсорных систем); фоторецепторы (рецепторы зрительной сенсорной системы) и терморецепторы (рецепто­ры температурной сенсорной системы кожи и внутренних органов).По характеру связи с раздражителем различают дистантные рецепторы, реагирующие на сигналы от удаленных источников и обусловливающие предупредительные реакции организма (зри­тельные и слуховые) и контактные, принимающие непосред­ственные воздействия (тактильные и др.)По структурным особенностям различают первичные и вторичные рецепторы. Первичные рецепторы — это окончания чувствительных биполярных клеток, тело которых нахо­дится вне ЦНС, один отросток подходит к воспринимающей раздра­жение поверхности, а другой направляется в ЦНС (например, про­приорецепторы, терморецепторы, обонятельные клетки). Вторичные рецепторы представлены специализированными рецепторными клетками, которые расположены между чувствительным нейроном и точкой приложения раздражителя (например, фоторецепторы глаза).В первичных рецепторах энергия внешнего раздржителя непосред­ственно преобразуется в нервный импульс в одной и той же клетке. В периферическом окончании чувствительных клеток при действии раздражителя возникает повышение проницаемости мембраны и ее деполяризация, возникает местное возбуждение — рецепторный потенциал, который, достигнув пороговой величины, обусловливает появление потенциала действия, распространяемого по нервно­му волокну к нервным центрам.Во вторичных рецепторах раздражитель вызывает появление рецеп­торного потенциала в клетке-рецепторе. Ее возбуждение приводит к выделению медиатора в пресинаптической части контакта клетки-ре­цептора с волокном чувствительного нейрона. Местное возбуждение этого волокна отражается появлением возбуждающего постсинаптического потенциала или так называемого генераторного потен­циала. При достижении порога возбудимости в волокне чувстви­тельного нейрона возникает потенциал действия, несущий информацию в ЦНС. Таким образом, во вторичных рецепторах одна клетка преобразует энергию внешнего раздражителя в рецепторный потенци­ал, а другая — в генераторный потенциал и потенциал действия.7.3. СВОЙСТВА РЕЦЕПТОРОВГлавным свойством рецепторов является их избирательная чувствительность к адекватным раздражителям. Большинство рецепторов77настроено на восприятие одного вида (модальности) раздра­жителя — света, звука и т. п. К таким специфическим для них раздра­жителям чувствительность рецепторов чрезвычайно высока. Возбу­димость рецептора измеряется минимальной величиной энергии адекватного раздражителя, которая необходима для возникновения возбуждения, т.е. порогом возбуждения.Другим свойством рецепторов является очень низкая вели­чина порогов для адекватных раздражителей. Например, в зрительной сенсорной системе возбуждение фоторецепторов может возникнуть при действии световой энергии, которая необходима для нагревания 1 мл воды на С в течение 60000 лет. Возбуждение рецеп­торов может возникать и при действии неадекватных раздражителей (например, ощущение света в зрительной системе при механических и электрических раздражениях). Однако в этом случае пороги воз­буждения оказываются значительно более высокими.Различают абсолютные и разностные (дифференциальные) порогиАбсолютные пороги измеряются минимально ощущаемой величиной раздражителя. Дифференциальные пороги представляют собой минимальную разницу между двумя интенсивностями раздражителя, которая еще воспринимается организмом (различия в цветовых оттенках, яркости света, степени напряжения мышц, суставных углах и пр.).Фундаментальным свойством всего живого является адапта­ция, т.е. приспособляемость к условиям внешней среды. Адаптаци­онные процессы охватывают не только рецепторы, но и все звенья сенсорных систем. Адаптация периферических элементов проявля­ется втом, что пороги возбуждения рецепторов не являются постоян­ной величиной. Путем повышения порогов возбуждения, т. е. сниже­ния чувствительности рецепторов происходит приспособление к дли­тельным монотонным раздражениям. Например, человек не ощуща­ет постоянного давления на кожу своей одежды, не замечает непрерывного тикания часов.По скорости адаптации к длительным раздражениям рецепторы подразделяют на быстро адаптирующиеся (фазные) и медленно адаптирующиеся (тонические). Фазные рецепторы реагируют лишь в начале или при окончании действия раздражителя одним-двумя импульсами (например, кожные рецепторы давления —тельца Па-чини), а тонические продолжают посылать в ЦНС неослабевающую информацию в течение длительного времени действия раздражителя (например, так называемые вторичные окончания в мышечных вере­тенах, которые информируют ЦНС о статических напряжениях).Адаптация может сопровождаться как понижением, так и повы­шением возбудимости рецепторов. Так, при переходе из светлого по­мещения в темное происходит постепенное повышение возбудимое -78ти фоторецепторов глаза, и человек начинает различать слабо осве­щенные предметы— это так называемая темновая адаптация. Однако такая высокая возбудимость рецепторов оказывается чрез­мерной при переходе в ярко освещенное помещение («свет режет гла­за»). В этих условиях возбудимость фоторецепторов быстро снижа­ется — происходит световая адаптация.Нервная система тонко регулирует чувствительность рецепто­ров в зависимости от потребностей момента путем эфферент­ной регуляции рецепторов. В частности, при переходе от состояния покоя к мышечной работе чувствительность рецепторов двигательного аппарата заметно возрастает, что облегчает восприя­тие информации о состоянии опорно-двигательного аппарата (гам­ма-регуляция). Механизмы адаптации к различной интенсивности раздражителя могут затрагивать не только сами рецепторы, но и другие образования в органах чувств. Например, при адаптации к различной интенсивности звука происходит изменение подвижно­сти слуховых косточек (молоточка, наковальни и стремячка) в среднем ухе человека. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ Амплитуда и длительность отдельных нервных импульсов (потен­циалов действия), поступающих от рецепторов к центрам, при разных раздражениях остаются постоянными. Однако рецепторы переда­ют в нервные центры адекватную информацию не только о характере, но и о силе действующего раздражителя. Информация об изменениях интенсивности раздражителя кодируется (преобразует­ся в форму нервного импульсного кода) двумя способами:1) изменением частоты импульсов, идущих по каждому из нервных волокон от рецепторов к нервным центрам, и 2) измене­нием числа и распределения импульсов — их количества в пачке, интервалов между пачками, продолжительности отдельных пачек импульсов, числа одновременно возбужденных рецепторов и соответствующих нервных волокон (разнообразная пространствен­но-временная картина этой импульсации, богатая информацией, на­зывается паттерном).Чем больше интенсивность раздражителя, тем больше частота афферентных нервных импульсов и их количество. Это обусловливается тем, что нарастание силы раздражителя приводит к увеличению деполяризации мембраны рецептора, что, в свою очередь, вызывает увеличение амплитуды генераторного потенциала и повышение час­тоты возникающих в нервном волокне импульсов. Между логариф­мом силы раздражения и числом нервных импульсов существует прямо, пропорциональная зависимость.79Имеется еще одна возможность кодирования сенсорной информа­ции. Избирательная чувствительность рецепторов к адекватным раз­дражителям уже позволяет отделить различные виды действующей на организм энергии. Однако и в пределах одной сенсорной системы мо­жет быть различная чувствительность отдельных рецепторов к раз­ным по характеристикам раздражителям одной и той же модальности (различение вкусовых характеристик разными вкусовыми рецептора­ми языка, цветоразличение различными фоторецепторами глаза и др.).7.5. ЗРИТЕЛЬНАЯ СЕНСОРНАЯ СИСТЕМАЗрительная сенсорная система служит для восприятия и анализа световых раздражений. Через нее человек получает до 80-90 % всей информации о внешней среде. Глаз человека воспринимает световые лучи лишь в видимой части спектра — в диапазоне от 400 до 800 нм.7.5.1. ОБЩИЙ ПЛАН ОРГАНИЗАЦИИЗрительная сенсорная система состоит из следующих отделов: периферический отдел— это сложный вспомогательный орган — глаз, в котором находятся фоторецепторы и тела 1 -х (бипо­лярных) и 2-х (ганглиозных) нейронов;2) проводниковый отдел —зрительный нерв (вторая пара черепно-мозговых нервов), представляющий собой волокна 2-ых нейронов и частично перекрещивающийся в хиазме, передает ин­формацию третьим нейронам, часть которых расположена в пере­днем двухолмии среднего мозга, другая часть — в ядрах промежуточ­ного мозга, так называемых наружных коленчатых телах;3) корковый отдел — 4-е нейроны находятся в 17 поле затылочной области коры больших полушарий. Это образование представляет собой первичное (проекционное) поле или ядро анали­затора, функцией которого является возникновение ощущений. Ря­дом с ним находится вторичное поле или периферия анализатора (18 и 19 поля), функция которого — опознание и осмысливание зритель­ных ощущений, что лежит в основе процесса восприятия. Дальней­шая обработка и взаимосвязь зрительной информации с информаци­ей от других сенсорных систем происходит в ассоциативных задних третичных полях коры —нижнетеменных областях.7.5.2. СВЕТОПРОВОДЯЩИЕ СРЕДЫ ГЛАЗА И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА (РЕФРАКЦИЯ)Глазное яблоко представляет собой шаровидную камеру диаметром около 2.5 см, содержащую светопроводящие среды — роговину,80влагу передней камеры, хрусталик и студнеобразную жидкость — стекловидное тело, назначение которых преломлять световые лучи и фокусировать их в области расположения рецепторов на сетчатке. Стенками камеры служат 3 оболочки. Наружная непрозрачная обо­лочка— склера переходит спереди в прозрачную роговицу. Средняя сосудистая оболочка в передней части глаза образует ресничное тело и радужную оболочку, обусловлива­ющую цвет глаз. В середине радужной оболочки (радужки) имеется отверстие — зрачок, регулирующий количество пропускаемых световых лучей. Диаметр зрачка регулируется зрачковым рефлек­сом, центр которого находится в среднем мозге. Внутренняя с е т ч а-тая оболочка (сетчатка) или ретина, содержит фото­рецепторы глаза — палочки и колбочки и служит для преобразова­ния световой энергии в нервное возбуждение. Светопреломляющие среды глаза, преломляя световые лучи, обеспечивают четкое изобра­жение на сетчатке Основными преломляющими средами глаза челове­ка являются роговица и хрусталик. Лучи, идущие из бесконечности через центр роговицы и хрусталика (т. е. через главную оптическую ось глаза) перпендикулярно к их поверхности, не испытывают пре­ломления. Все остальные лучи преломляются и сходятся внутри ка­меры глаза в одной точке — фокусе. Приспособление глаза к четко­му видению различно удаленных предметов (его фокусирование) на­зывается аккомодацией. Этот процесс у человека осуществля­ется за счет изменения кривизны хрусталика. Ближняя точка ясного видения с возрастом отодвигается (от 7 см в 7-10 лет до 75 см в 60 лет и более), так как снижается эластичность хрусталика и ухудшается аккомодация. Возникает старческая дальнозоркость.В норме длинник глаза соответствует преломляющей силе глаза. Однако у 35% людей имеются нарушения этого соответствия. В слу­чае близорукости длинник глаза больше нормы и фокусировка лучей происходит перед сетчаткой, а изображение на сетчатке стано­вится расплывчатым. В дальнозорком глазу, наоборот, длинник глаза меньше нормы и фокус располагается за сетчаткой. В результа­те изображение на сетчатке тоже расплывчато.7.5.3. ФОТОРЕЦЕПЦИЯФоторецепторы глаза (палочки и колбочки) — это высокоспециализированные клетки, преобразующие световые раздражения в не­рвное возбуждение. Фоторецепция начинается в наружных сегментах этих клеток, где на специальных дисках, как на полочках, располо­жены молекулы зрительного пигмента (в палочках — родопсин, в колбочках — разновидности его аналога). Под действием света про­исходит ряд очень быстрых превращений и обесцвечивание зрительного пигмента.81В ответ на стимул эти рецепторы, в отличие от всех других рецепторов, формируют рецепторный потенциал в виде тор­мозных изменений на мембране клетки. Другими словами, на свету происходит гиперполяризация мембран рецепторних клеток, а в темноте — ихдеполяризация, т. е. стимулом для нихявляется темно­та, а не свет. При этом в соседних клетках происходят обратные из­менения, что позволяет отделить светлые и темные точки про­странства. Фотохимические реакции в наружных сегментах фото-рецепторов вызывают изменения в мембранах остальной части ре-цепторной клетки, которые передаются биполярным клеткам (первым нейронам), а затем и ганглиозным клеткам (вторым нейро­нам), от которых нервные импульсы направляются в головной мозг. Часть ганглиозных клеток возбуждается на свету, часть — в темноте.Палочки, рассеянные преимущественно по периферии сетчатки (их 130 млн), и колбочки, расположенные преимущественно в цент­ральной части сетчатки (их 7 млн), различаются по своим функциям (рис. 16-А). Палочки обладают более высокой чувствительнос­тью, чем колбочки, и являются органами сумеречного зрения. Они воспринимают черно-белое (бесцветное) изображение. Колбочки представляют собой органы дневного зрения. Они обеспечивают цветное зрение. Существует 3 вида колбочек у человека: восприни­мающие преимущественно красный, зеленый и сине-фиолетовый цвет. Разная их цветовая чувствительность определяется различиями в зрительном пигменте. Комбинации возбуждения этих приемников разных цветов дают ощущуния всей гаммы цветовых оттенков, а рав­номерное возбуждение всех трех типов колбочек — ощущение белого цвета. При нарушении функции колбочек наступает цветовая слепо­та (дальтонизм), человек перестает различать цвета, в частности, красный и зеленый цвет. Это заболевание отмечается у 8% мужчин и у 0.5% женщин.7.5.4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗРЕНИЯВажными характеристиками органа зрения являются острота и поле зренияОстротой зрения называется способность различать отдельные объекты. Она измеряется минимальным углом, при кото­ром две точки воспринимаются как раздельные, — примерно 0.5 уг­ловой минуты. В центре сетчатки колбочки имеют более мелкие раз­меры и расположены гораздо плотнее, поэтому способность к про­странственному различению здесь в 4-5 раз выше, чем на периферии сетчатки. Следовательно, центральное зрение отличается более вы­сокой остротой зрения, чем периферическое зрение. Для детального82 Рис. 16. Рецепторы сенсорных системА: фоторецепторы. Колбочки (1) и палочки (2).Б: слуховые рецепторы. 1 — вестибулярная лестница, 2 — барабаннаялестница, 3 — перепончатый канал улитки, 4 — вестибулярная мембрана,5 — основная мембрана, 6 — покровная мембрана, 7— волосковые клетки,8 — афферентные нервные волокна, 9 — нервные клетки спиральногоганглия (первые нейроны). В и Г: вестибулярные рецепторы.В — отолитовый аппарат. 1 — отолитовая мембрана, 2 — отолиты ' (кристаллы углекислого кальция), 3 — волосковыерецепторные клетки,4 — волокна вестибулярного нерва. Г— полукружные каналы. I— волокно вестибулярного нерва, 2 — ампула,3 — купула с волосковыми рецепторными клетками,4 — полукружный канал. Стрелки показывают направление колебаний купулыпри инерционных смещениях эндолимфы.Д: проприорецепторы. Мышечное веретено. 1 — афферентное нервноеволокно, 2

Раздел IIЧАСТНАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯК разделу частной спортивной физиологии, как уже указывал ось выше, относятся физиологическая классификация физических уп­ражнений, характеристика двигательных качеств и навыков и осо­бенности функционального состояния и работоспособности лиц раз­ного возраста и пола в особых условиях внешней среды. Важной фи­зиологической особенностью этого раздела является также, рассмот­рение механизмов и закономерностей функционирования организма при специфической профессиональной деятельности спортсменов с учетом их тренированности и генетической обуслов­ленности.8. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯИ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙФизические упражнения — это двигательная деятельность, с по­мощью которой решаются задачи физического воспитания — обра­зовательная, воспитательная и оздоровительная.Физические упражнения чрезвычайно многообразны. Для их классификации невозможно применить один единственный крите­рий. Этим объясняется наличие различных систем физиологической классификации по разным критериям, положенным в их основу.8.1. РАЗЛИЧНЫЕ КРИТЕРИИКЛАССИФИКАЦИИ УПРАЖНЕНИЙВ связи с многообразием физических упражнений, различными их формами и физиологическими механизмами в основу классифи­кации положены различные критерии. Среди них различают следу­ющие основные критерии.• Энергетические критерии — классифицирующие упражнения по преобладающим источникам энергии (аэробные и анаэроб­ные) и по уровню энерготрат (единичным — ккал в I с) и сум­марные, навею выполненную работу).• Биомеханические — выделяющие по структуре движений уп -ражнения циклические, ациклические и смешанные.• Критерии ведущего физического качества — упражнения сило­вые, скоростные, скоростно-силовые, упражнения на вынос­ливость, координационные или сложно-технические.• Критерии предельного времени работы — подразделяющие уп -ражнения по зонам относительной мощности.253Предлагали также классифицировать упражнения по отношению мощности энерготрат к основному обмену (Seliger V., 1972); учиты­вали взаимодействие со спортивным снарядом и человека с челове­ком (Фомин В. С, 1985); классифицировали виды спорта по соотно­шению интенсивности статической и динамической работы и степени опасности для здоровья (Mitchellat all., 1985). Выделяли также 2 груп­пы спортивных упражнений: 1) связанные с предельными физичес­кими нагрузками и развитием физических качеств и 2) технические, требующие специальных психофизиологических качеств — автомо­тоспорт, санный, парусный, парашютный, конный спорт, дельтапла-неризмидр. (КоцЯ.М. 1986). Существует также ряд педагогических классификаций упражнений, которые здесь не рассматриваются.Классификация по энергетическим критериям рассматривает подразделение спортивных упражнений по преобладающему источ­нику энергии: анаэробные алактатные (осуществляемые за счет энергии фосфагенной системы — АТФ и КрФ), анаэробные лактат-ные (за счет энергии гликолиза — распада углеводов с образованием молочной кислоты) и аэробные (за счет энергии окисления углево­дов и жиров). Соотношение аэробных и анаэробных источников энергии зависит от длительности работы (табл. 11).Таблица 11Соотношение анаэробных и аэробных источников энергии (%) при различной длительности физических упражнений(по: P. Astrandetal., 1970; И. В. Аулик, 1979) Путьэнерго-продукции Продолжительность работы 10 с 1 мин 2 мин 4 мин 10 мин 30 мин 1 час 2 часа Анаэробный Аэробный 85 15 70 30 50 50 30 70 10 90 5 95 2 98 1 99 При классификации по уровню энерготрат выделяют упражне­ния по величине суммарных и единичных затрат энергии. С увеличением длины дистанции суммарные энерготраты растут, а единичные снижаются.8.2. СОВРЕМЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙОбщепринятой в настоящее время считается классификация физических упражнений, предложенная В. С. Фарфелем (1970). В этой системе в силу многообразия и разнохарактерности физических упражнений254применены различные критерии классификации (см. схему классификации).Схема физиологической классификации упражнений в спорте(по В. С. Фарфелю, 1970)ПОЗЫ• Лежание• Сидение• Стояние• Опора на руки ДВИЖЕНИЯI. Стереотипные (стандартные) движения1) Качественного значения (с оценкой в баллах)2) Количественного значения (с оценкой в килограммах, метрах, секундах) ЦиклическиеПо зонам мощности:• Максимальной• Субмаксимальной• Большой• Умеренной Ациклические• Собственно-силовые• Скоростно-силовые• ПрицельныеII. Ситуационные (нестандартные) движения• Спортивные игры• Единоборства• КроссыВсе спортивные упражнения разделены первоначально на позы и движения. Затем все движения подразделены по критерию стандарт­ности на стандартные или стереотипные (с повторяющимся поряд­ком действий) и нестандартные или ситуационные (спортивные игры и единоборства). Стандартные движения разбиты на 2 группы по характеру оценки спортивного результата — на упражнения каче­ственного значения (с оценкой в баллах — гимнастика, фигурное ка­тание, прыжки в воду и др.) и количественного значения (с оценкой в килограммах, метрах, секундах). Из последних выделены упражне­ния с разной структурой — ациклические и циклические Среди ациклических упражнений выделены собственно-силовые (тяжелая атлетика), скоростно-силовые (прыжки, метания) и прицельные (стрельба).Циклические упражнения по предельному времени работы разде­лены по зонам относительной мощности — максимальной мощности (продолжающиеся до 10-30 с), субмаксимальной (от 30-40 с до 3-5255мин), большой (от 5-6 мин до 20-30 мин) и умеренной мощности (от 30-40 мин до нескольких часов). При этом учитывалось, что физи­ческая нагрузка не равна физиологической нагрузке на организм че­ловека, а основной величиной, характеризующей физиологическую нагрузку является предельное время выполнения работы. Анализ спортивных рекордов на различных дистанциях у бегунов, конько­бежцев, пловцов и др. позволил построить логарифмическую зави­симость между логарифмом интенсивности энерготрат (и соответ­ственно скорости прохождения дистанций) и логарифмом предель­ного времени работы. На графике этой зависимости выделились 4 различныхучастка: 1) с наивысшей скоростью (около 10 м с ) — зона максимальной мощности; 2) со скоростью близкой к максимальной (с резким падением скорости в диапазоне от 10 до 7 м с ) — зона субмаксимальной мощности; 3) с более медленным падением скорос­ти (7 — 6 м с ) и 4) зона с новым резким падением скорости (до 5 м с и менее) — зона умеренной мощности.8.3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПОРТИВНЫХ ПОЗИ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОКДвигательная деятельность человека проявляется в поддержании позы и выполнении моторных актов.Поза— это закрепление частей скелета в определенном положе­нии. При этом обеспечивается поддержание заданного угла или необ­ходимого напряжения мышц.При сохранении позы скелетные мышцы осуществляют две фор­мы механической реакции — тонического напряжения (пока воз­можно достаточно стабильное сохранение позы) и фазных (тетанических) сокращений (для коррекции позы при ее заметных отклоне­ниях от заданного положения и при больших усилиях).Основные позы, которые сопровождают спортивную де­ятельность, — это лежание (плавание, стрельба), сидение (гребля, авто-, вело- и мотоспорт, конный спорти др.), стояние (тяжелая атле­тика, борьба, бокс, фехтование и др.), с опорой на руки (висы, стой­ки, упоры).При лежании усилия мышц минимальны, сиде­ние требуетнапряжениямышцтуловищаишеи,а стояние — из-за высокого положения общего центра масс и малой опоры — зна­чительных усилий антигравитационных мышц-разгибателей задней поверхности тела. Наиболее сложными являются позы с опо­рой на руки. В позах «вис» и «упор» координация менее слож­на, но требуются большие усилия мышц (например, упор руки в сто­рону на кольцах). Наибольшую сложность представляют стойки (на­пример, стойка на кистях). В этом случае требуется не только боль­шая сила мышц рук, но и хорошая координация при малой опоре и256необычном положении вниз головой, которое вызывает у нетрени­рованных лиц значительный приток крови к голове и массивную аф­ферентную импульсацию от смещенных внутренних органов и от вестибулярного аппарата.Правильная организация позы имеет большое значение для двига­тельной деятельности. Она является основой любого движения, обес­печивая опору работающим мышцам, выполняя фиксацию суставов в нужные моменты (например, при отталкивании ног от опоры при ходьбе). Закрепляя тело человека в вертикальном положении, она осуществляет антигравитационную функцию, помогая преодолеть силу земного притяжения и противодействуя падению. Поддержа­ние сложных поз (например, при выполнении на одной ноге высоко­го равновесия на полупальцах в художественной гимнасти ке) в не­подвижном положении или при движении обеспечивает сохранение равновесия тела.Позы, как и движения, могут быть произвольными и непроизволь­ными. Произвольное управление позой осуществляется корой боль­ших полушарий. После автоматизации многие позные реакции мо­гут осуществляться непроизвольно, безучастия сознания. В органи­зации непроизвольных поз участвуют условные и безусловные реф­лексы. Специальные статические и статокинетические рефлексы поддержания позы (установочные рефлексы) происходят с участием продолговатого и среднего мозга.Различают рабочую позу, обеспечивающую текущую де­ятельность, и предрабочую позу, котораянеобходимадля подготовки к предстоящему действию. Поза может быть удобной (и тогда работоспособность человека повышается) и неудобной, при ко­торой эффективность работы снижается. Например, при стендовой стрельбе в положении стоя опытные спортсмены так распределяют нагрузку на части скелета, что на ЭМ Г наблюдается минимальная активность мышц туловища. Это позволяет спортсменам длительное время стоять без утомления. В то же время у менее подготовленных стрелков при плохой организации позы имеется значительное на­пряжение мышц, что быстро приводит к утомлению и снижению точности стрельбы.Работая в условиях неподвижной позы человек, выполняет ста­тическую работу. При этом его мышцы работают в изометри­ческом режиме и их механическая работа равна нулю, так как отсут­ствует перемещение тела или его частей. (посколькуА= Р Н,аН = 0, то и А = 0). Однако с физиологической точки зрения человек испыты­вает определенную нагрузку, тратит на нее энергию, устает, и егорд-ботаможет оцениваться по длительности ее выполнения. В спорте, как правило, статическая работа связана с большим напряжением мышц.257В центральной нервной системе (в первую очередь — в моторной области коры) при такой работе создается мощный очаг возбужде­ния —рабочая доминанта, которая оказывает тормозящее влия­ние на другие нервные центры, в частности на центры дыхания и сердечной деятельности. Так как при этом, в отличие от динамичес­кой работы, активность нервных центров должна поддерживаться непрерывно, без интервалов отдыха, то статические напряжения весьма утомительны и не могут поддерживаться длительное время. Специфические системы взаимосвязанной активности нервных центров проявляются в коре больших полушарий у спортсменов (по данным ЭЭГ) лишь при достаточных статических усилиях (напри­мер, у штангистов при подъеме штанги весом не менее 70-80% от максимальной произвольной силы), одновременно в мышцах в ре­акцию вовлекаются наименее возбудимые и мощные быстрые дви­гательные единицы. Этим объясняется необходимость включения в тренировочные занятия максимальных и околомаксимальных на­грузок.В двигательном аппарате при статической работе наблюдается непрерывная активность мышц, что делает ее более утомительной, чем динамическая работа с той же нагрузкой.Лишь при статических напряжениях, не превышающих 7-8-% от максимальных, кровоснабжение мыши, обеспечивает необходимый кислородный запрос. При 20-процентных статических усилиях кро­воток через мы шцу уменьшается в 5-6 раз, а при усилиях более 30% от максимальной произвольной силы — прекращается вовсе (рис. 29). Рис. 29. Кровоснабжение мыши, предплечья и голени при статической работе(по: Тхоревскии В.И., 1978)258В настоящее время обнаружено, что артериальное давление в мышцахпри статической работе может достигать 400-500 мм рт.ст., так как это необходимо для преодоления периферического сопро­тивления кровотоку. Однако даже прекращение кровотока заметно не снижает работу мышц, так как в них имеются запасы кислорода и анаэробных источников энергии, а сама работа кратковременна.Изменения вегетативных функций демонстрируют так называе­мый феномен статических усилий (или феномен Л индгарта- Вереща­гина): в момент выполнения работы уменьшаются ЖЕЛ, глубина и минутный объем дыхания, падает ЧСС и потребление кислорода, а после окончания работы наблюдается резкое повышение этих показа­телей. Этот эффект больше выражену новичков, но по мере адаптации спортсменов к статической работе он проявляется гораздо меньше.При статической работе содержание кислорода в альвеолах легких зависит от принятой позы: из-за ухудшения легочного кровотока и неравномерности вентиляции различных долей легких оно составля­ет в позе стояния — 14.9%, сидения— 14.4%, лежания— 14.1%.При значительных усилиях наблюдается явление н а т у ж и в а н и я, которое представляет собой выдох при закрытой голосовой щели, в результате чего туловище получает хорошую механическую опору, а сила скелетных мышц увеличивается.Напряжение скелетных мышц при позно-тонических реакциях и статических усилиях оказывает в результате повышенной проприо-цептивной импульсации регулирующее влияние на вегетативные процессы — м о т о р н о-в исцеральные рефлексы (Могендович М. Р., 1972). Это, в частности, нарастание ЧСС (мо-торно-кардиальныерефлексы) и угнетение работы почек — уменьше­ние диуреза (моторно-ренальные рефлексы). Так, при положении вниз головой ЧСС составляет — 50, при лежании — 60, сидении — 70, стоянии — 75 уд мин , а количество мочи, образовавшейся за 1.5 часа, в позе лежания — 177 мл, а в позе стояния— 136 мл.8.4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАНДАРТНЫХ ЦИКЛИЧЕСКИХ И АЦИКЛИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙСтандартные или стереотипные движения характеризуются сравнительным постоянством движений и их пос­ледовательностью, закрепляемой в виде двигательного динамическо­го стереотипа. По структуре движений различают циклические и ациклические стандартные движения.3.4.1. СТАНДАРТНЫЕ ЦИКЛИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯСтандартные циклические упражнения отличаются повторением одних и тех же двигательных актов (1 — 2— 1 —2— 1 —2 и259т.д.). По предельной длительности работы они подразделяются на 4зоны относительной мощности — максимальную, субмаксималь­ную, большую и умеренную.Работа максимальной мощности продолжается до 20-30 с (например, спринтерский бег на 60,100 и 200 м; плавание на 25 и 50 м; велогонки на треке — гиты на 200 и 500 м и т. п.).Такая работа относится к анаэробным алактатным нагрузкам, т. е. выполняется на 90-95% за счет энергии фосфагенной системы — АТФ и КрФ. Единичные энерготраты — предельные и достигают 4 ккал • с , зато суммарные — минимальны (около 80 ккал). Огромный кислородный запрос (порядка 8 л или в пересчете на 1 мин

Рис. 30. Кислородный запрос, потребление кислорода и кислородный долг при легкой аэробной (слева) и тяжелой анаэробной работе (справа)261ного удовлетворения потребления кислорода во время работы не происходит, т, е. устанавливается кажущееся устойчивое состояние. ЧСС сохраняется достаточно постоянно на оптимальном рабочем уровне – 180 уд мин . Единичные энерготраты — невысоки (0.5-0.4 ккал с ), но суммарные энерготраты достигают 750-900 ккал.Ведущее значение в зоне большой мощности имеют функции кардиореспираторной системы, а также системы терморегуляции и же­лез внутренней секреци и.Работа умеренной мощности продолжается от 30-40 мин до нескольких часов. Сюда входят сверхдлинные беговые дистан­ции—20, 30 км, марафон 42195 м, шоссейные велогонки— 100 км и более, лыжные гонки— 15, 30,50 км и более, спортивная ходьба на дистанциях от 10 до 50 км, гребля на байдарках и каноэ — 10000 м, сверхдлинные заплывы и пр.Энергообеспечение осуществляется почти исключительно аэроб­ным путем, причем по мере расходования глюкозы происходит пере­ход на окисление жиров. Единичные энерготраты — незначительны (до 0.3 ккал с ), зато суммарные энерготраты огромны — до 2-3 тыс. ккал и более. Потребление кислорода в этой зоне мощности составляет около 70-80% МП К и практически покрывает кислородный запрос во времяработы, так что кислородный долг к концу дистанции составля­ет менее 4 л, а концентрация лактата почти не превышает нормы (около 1-2 мМоль л ). Сдвиги показателей дыхания и кровообращения ниже максимальных. ЧСС держится на уровне 160-180 уд мин . Не­смотря на переключение окислительных процессов на утилизацию жиров (происходящую, например, у марафонцев после пробегания начальных 30 км пути), на дистанции продолжается расход углеводов. Это приводит куменьшению почти в 2 раза содержания в крови глю­козы — явлению гипогликемии. Это резко нарушает функции ЦНС, координацию движений, ориентацию в пространстве, а в тяжелых случаях вызывает потерю сознания. К тому же длительная монотонная работа приводит также к запредельному торможениюь ЦНС, на­зываемому еще охранительным торможением, так как оно снижая темп движения или прекращая работу, предохраняет организм спорт­смена, в первую очередь нервные клетки, от разрушения и гибели.Ведущее значение в зоне умеренной мощности имеют большие за­пасы углеводов, предотвращающие гипогликемию, и функциональная устойчивость ЦНС к монотонии, противостоящая развитию запре­дельно го торможен ия.8.4.2. СТАНДАРТНЫЕ АЦИКЛИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯДанная группа движений характеризуется стереотипной про­граммой двигательных актов, но в отличие от циклических упражнений,262эти акты разнообразны (1—2—3—4 и т. д.). Их подразделяют на движения качественного значения, оцениваемые в баллах — гимнас­тика, акробатика, фигурное катание, прыжки в воду, на батуте и др., и надвижения, имеющие количественную оценку. Среди движений с количественной оценкой выделяют:• Собственно-силовые, характерные, например, для тяжелой атлетики, где сила спортсмена направлена на преодо­ление массы поднимаемой штанги, аускорение штанги изме­няется мало (согласно второму закону Ньютона сила равна произведению массы на сообщаемое ей ускорение, в данном случае ).• Скоростно-силовые (прыжки, метания), где вес ядра, молота, диска, копья или вес собственного тела спортсмена — величина неизменная, а спортивный результат определяется заданным снаряду или телу ускорением, т. е. • Прицельные движения (стрельба пулевая, излука, городки, дартс и пр.), требующие устойчивости позы, тонкой мышечной координации, точности анализа сенсорной информации.Во всех этих упражнениях сочетается динамическая и статичес­кая работа анаэробного (прыжки, метания) или анаэробно-аэроб­ного характера (например, вольные упражнения в гимнастике, произвольная программа в фигурном катании и др.), которые по длительности выполнения соответствуют зонам максимальной и субмаксимальной мощности. Суммарные энерготраты здесь не­высоки из-за краткости выполнения, кислородный запрос на ра­боту и кислородный долг (

В толстом кишечнике интенсивно происходит всасывание воды, вследствие чего образуются каловые массы, состоящие из остатков непереваренной пищи, слизи, желчных пигментов и бактерий. Опо­рожнение прямой кишки (дефекация) осуществляется рефлекторно.

138

11.3. ВСАСЫВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕВАРИВАНИЯ ПИЩИ

Всасыванием называется процесс поступления в кровь и лимфу различных веществ из пищеварительной системы. Кишечный эпителий является важнейшим барьером между внешней средой, роль ко­торой выполняет полость кишечника, и внутренней средой организ­ма (кровь, лимфа), куда поступают питательные вещества.

Всасывание представляет собой сложный процесс и обеспечивает­ся различными механизмами: фильтрацией, связанной с разностью гидростатического давления в средах, разделенных полупроницае­мой мембраной; диффузией веществ по градиенту концентрации; осмосом, требующим затрат энергии, поскольку он происходит проти в градиента концентрации. Количество всасывающихся веществ не за­висит от потребностей организма (за исключением железа и меди), оно пропорционально потреблению пищи. Кроме того, слизистая оболочка органов пищеварения обладает способностью избиратель­но всасывать одни вещества и ограничивать всасывание других.

Способностью к всасыванию обладает эпителий слизистых оболочеквсего пищеварительного тракта. Например, слизистая полости рта может всасывать в небольшом количестве эфирные масла, на чем основано применение некоторых лекарств. В незначительной степе­ни способна к всасыванию и слизистая оболочка желудка. Вода, ал­коголь, моносахариды, минеральные соли могут проходить через слизистую желудка в обоих направлениях.

Наиболее интенсивно процесс всасывания осуществляется в тонком кишечнике, особенно в тощей и подвздошной кишке, что определяется их большой поверхностью, во много раз превышающей поверхность тела человека. Поверхность кишечника увеличивается наличием вор­синок, внутри которых находятся гладкие мышечные волокна и хоро­шо развитая кровеносная и лимфатическая сеть. Интенсивность вса­сывания втонкомкишечникесоставляетоколо2-3 л в I час.

Углеводы всасываются в кровь в основном в виде глюкозы, хотя мо­гут всасываться и другие гексозы (галактоза, фруктоза). Всасывание происходит преимущественно в двенадцатиперстной кишке и верхней части тощей кишки, но частично может осуществляться в желуд­ке и толстом кишечнике,


Белки всасываются в кровь в виде аминокислот и в небольшим количестве в виде полипептидов через слизистые оболочки двенадца­типерстной и тощей кишок. Некоторые аминокислоты могут всасы­ваться в желудке и проксимальной части толстого кишечника.

Жиры всасываются большей частью в лимфу в виде жирных кис­лот и глицерина только в верхней части тонкого кишечника. Жирные кислоты не растворимы в воде, поэтому их всасывание, а также всасывание

139

холестерина и других липоидов происходит лишь при нали­чии желчи.

Вода и некоторые электролиты проходят через мембраны слизис­той оболочки пищеварительного канала в обоих направлениях. Вода проходит путем диффузии, и в ее всасывании большую роль играют гормональные факторы. Наиболее интенсивное всасывание проис­ходит в толстом кишечнике. Растворенные в воде соли натрия, калия и кальция всасываются преимущественно в тонком кишечнике по механизму активного транспорта, против градиента концентрации.

12. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Обмен веществ и энергии — это совокупность физических, химических и физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с высвобождением энергии. В об­мене веществ (метаболизме) выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса — анаболизм и катаболизм. Анабо­лизм — это совокупность процессов биосинтеза органических со­единений, компонентов клеток, органов и тканей из поглощенных питательных веществ. Катаболизм — это процессы расщепления сложных компонентов до простых веществ, обеспечивающих энерге­тические и пластические потребности организма. Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного

катаболизма поступающих с пищей белков, жиров и углеводов.

12.1. ОБМЕН БЕЛКОВ

Белки являются основным пластическим материалом, из кото­рого построены клетки и ткани организма. Они являются составной частью мышц, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител и других жизненно важных образований. В состав белков входят различные аминокислоты, которые подразделяются на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезировать­ся в организме, а незаменимые (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин игистидин) — поступают только с пищей.


Поступившие в организм белки расщепляются в кишечнике до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транспортируют­ся в печень. Поступившие в печень аминокислоты подвергаются дезаминированию и переамитроватю. Эти процессы обеспечивают син­тез видоспецифичных аминокислот. Из печени такие аминокислоты поступают в ткани и используются для синтеза тканеспецифичных белков. При избыточном поступлении белков с пищей, после отщепления

140

от них аминогрупп, они превращаются в организме в углеводы и жиры. Белковых депо в организме человека нет.

Наряду с основной, пластической функцией, белки могут играть роль источников энергии. При окислении в организме 1 г белка выде­ляется 4.1 ккал энергии. Конечными продуктами расщепления бел­ков в тканях являются мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин и некоторые другие вещества. Они выводятся из организ­ма почками и частично потовыми железами.

О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, т. е. по соотношению количества азота, поступившего в организм, и его количества, выведенного из организма. Если это ко­личество одинаково, то состояние называется азотистым рав­новесием. Состояние, при котором усвоение азота превышает его выведение, называется положительным азотистым балан­сом. Оно характерно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перенесенных заболеваний. При полном или частичном белковом голодании, а так же во время некоторых забо­леваний азота усваивается меньше, чем выделяется. Такое состояние называется отрицательным азотистым балансом. При голодании белки одних органов могут использоваться для поддержа­ния жизнедеятельности других, более важных. При этом расходуются в первую очередь белки печени и скелетных мышц; содержание бел­ков в миокарде и тканях мозга остается почти без изменений.

Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при азотистом равновесии, или положительном азотистом балансе. Такие состояния достигаются, если организм получает около 100г белка в сутки; при больших физических нагрузках потребность в белках воз­растает до 120-150 г. Всемирная Организация Здравоохранения реко­мендует употреблять не менее 0.75 г белка на 1 кг массы тела в сутки.

12.2. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Углеводы поступают в организм человека, в основном, в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения их них образуются глюкоза, фруктоза, лактоза и галактоза. Глюкоза всасывается в кровь и через воротную вену поступает в печень. Фруктоза и галак­тоза превращаются в глюкозу в печеночных клетках. Избыток глю­козы в печени фосфорилируется и переходит в гликоген. Его запасы в печени и мышцах у взрослого человека составляют 300-400 г. При углеводном голодании происходит распад гликогена и глюкоза по­ступает в кровь.


Углеводы служат в организме основным источником энергии. При окислении угуглеводов освобождается 4.1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем при окислений жиров.

141

Это особенно повышает роль углеводов при мышечной деятельности. При уменьшении концентрации глюкозы в крови рез­ко снижается физическая работоспособность. Большое значение угле­воды имеют для нормальной деятельности нервной системы.

Глюкоза выполняет в организме и некоторые пластические функ­ции. В частности, промежуточные продукты ее обмена (пентозы) вхо­дят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот, некоторых фермен­тов и аминокислот, а также служат структурными элементами кле­ток. Важным производным глюкозы является аскорбиновая кислота (витамин С), которая не синтезируется в организме человека.

При голодании запасы гликогена в печени и концентрация глю­козы в крови уменьшаются. То же происходит при длительной и на­пряженной физической работе без дополнительного приема углево­дов. Снижение содержания глюкозы в крови до 0.06-0.07 % (нор­мальная концентрация 0.08-0,12 %) приводит к развитию гипо­гликемии, что проявляется мышечной слабостью, падением температуры тела, а в дальнейшем — судорогами и потерей сознания. При гипергликемии (содержание сахара в крови достигает 0.15% и более) избыток глюкозы быстро выводится почками. Такое состояние может возникать при эмоциональном возбуждении, после приема пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами, а также при за­болеваниях поджелудочной железы. При истощении запасов глико­гена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию глюконеогенеза, т.е. синтеза глюкозы из лактата или амино­кислот.

12.3. ОБМЕН ЛИПИДОВ

Физиологическая роль л и п и д о в (нейтральные жиры, фосфатиды и стерты) в организме заключается в том, что они входят в состав клеточных структур (пластическое значение липидов) и явля­ются богатыми источниками энергии (энергетическое значение).

Нейтральные жиры расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот. Эти вещества, проходя через кишеч­ник, вновь превращаются в жир, который всасывается в лимфу и в небольшом количестве в кровь. Кровь транспортирует жиры в тка­ни, где они используются для пластического синтеза и в качестве энергетического материала.

Общее количество жира в организме человека колеблется в широ­ких пределах и составляет 10-20% массы тела, при ожирении оно мо­жет достигать 40-50%. Жировые депо в организме непрерывно об­новляются. При обильном углеводном питании и отсутствии жиров в пище синтез жира в организме может происходить из углеводов.


Нейтральные жиры, поступающие в ткани из кишечника и жировых депо,

142

окисляются и используются как источник энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9.3 ккал энергии. В связи с тем, что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, после­днего требуется для окисления жиров больше, чем при окислении углеводов. Как энергетический материал жиры используются глав­ным образом в состоянии покоя и при выполнении длительной мало­интенсивной физической работы. В начале более напряженной мы­шечной деятельности используются преимущественно углеводы, которые в дальнейшем в связи с уменьшением их запасов замещают­ся жирами. При длительной работе до 80% всей энергии расходуется в результате окисления жиров.

Жировая ткань, покрывающая различные органы, предохраняет их от механических воздействий. Скопление жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов, а подкожная жировая клетчатка защищает организм от излишних теплопотерь. Секрет сальныхжелез предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачи­вания водой.

Пищевые продукты, богатые жирами, содержат некоторое коли­чество фосфатидов и стеринов. Они также синтезируются в стенке кишечника и в печени из нейтральных жиров, фосфорной кислоты и холина. Фосфатид ы входят в состав клеточных мембран, ядра и протоплазмы; они имеют большое значение для функциональной активности нервной ткани и мышц.

Важная физиологическая роль принадлежит стеринам, в частности холестерину. Эти вещества являются источником образо­вания в организме желчных кислот, а также гормонов коры надпо­чечников и половых желез. При избытке холестерина в организме развивается патологический процесс— атеросклероз. Некото­рые стерины пищи, например, витаминД, также обладают большой физиологической активностью.

Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. По­ступающие в организм в избытке белки и углеводы превращаются в жир. Наоборот, при голодании жиры, расщепляясь, служат источни­ком углеводов.

12.4. ОБМЕН ВОДЫ И МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ

Вода является составной частью всех клеток и тканей и в орга­низме находится в виде солевых растворов. Тело взрослого человека на 50-65% состоит из воды, у детей — на 80% и более. В разных орга­нах и тканях содержание воды на единицу массы неодинаково. Оно меньше всего в костях (20%) и жировой ткани (30%). В мышцах воды содержится 70%, во внутренних органах — 75-85% их массы. Наибо­лее велико и постоянно содержание воды в крови (92%).

Смотрите также файлы