🗊Презентация Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма под воздействием физической тренировк

Тема 2. Часть II. Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма под воздействием направленной физической тренировки

ПАНАЧЕВ ВАЛЕРИЙ ДМИТРИЕВИЧ Академик международной академии наук педагогического образования, Российской академии естествознания, доктор социологических наук, профессор, заведующий кафедрой физической культуры ПНИПУ, мастер спорта, засл. работник ФК РФ

Основные понятия Гипоксия – недостаточное содержание кислорода в среде обитания, крови и тканях организма. Резистентность – устойчивость организма к воздействию различных повреждающих факторов среды, реализуемая на основе принципа гомеостаза. Адаптация – процесс приспособления организма к меняющимся условия среды.

Физиологические показатели тренированности – особенности морфофункционального состояния различных систем организма, формирующиеся в результате двигательной деятельности. Организм с более высокими морфофункциональными показателями обладает: Повышенной способностью выполнять значительные физические нагрузки; Большими резервами, более экономно и полно может их использовать; Высокими возможностями сохранения здоровья и работоспособности; Возможностями достижения большего успеха в умственной, спортивной и других видах деятельности.

Показатели тренированности в покое Основная особенность – экономизация функций (тренированный организм в покое тратит меньше энергии).

Показатели тренированности на стандартную нагрузку Особенности у тренированных (по сравнению с нетренированными на одну и ту же нагрузку) : В период врабатывания сдвиги физиологических функций выше; В процессе работы сдвиги меньше (меньше расход энергии, ниже потребление О2, ниже частота дыхания и частота пульса, изменения в химизме крови и мочи слабее, меньше нагревание организма и потоотделение, ниже показатели возбудимости нервной системы, более адекватны изменения анализаторов); Период восстановления существенно короче.

Показатели тренированности при максимальной нагрузке Тренированный организм в состоянии совершить более значительную работу за счет активизации физиологических систем организма, вовлечения и повышения их резерва (уровень МПК доходит до 6,5 л/мин, легочная вентиляция до 200 л/мин, ЧСС – 180-190 уд/мин, снижение сахара в крови ниже 50 мг%…).

Обмен веществ и энергии Обмен веществ и энергии – основной признак живого организма. В организме непрерывно идут процессы роста, параллельно идет процесс разрушения. Всякая деятельность связана с расходованием энергии. Источником энергии являются белки, жиры, углеводы. Большое значение для обмена имеет вода, витамины и минеральные вещества. Обменные процессы протекают очень интенсивно. За время учебы роговица глаза у студентов сменяется 350 раз, ткань желудка 500 раз, эритроцитов вырабатывается до 300 млрд. ежедневно.

Обмен белков Функции белка: Строительный материал клеток; Удерживает воду в крови; Поддерживает рН крови; Транспортирует газы в организме; Регулирует обмен углеводов, жиров; Участвует в функции мышц; Источник энергии

Обмен углеводов Значение углеводов: Главный в организме источник энергии; Поддерживает уровень глюкозы в крови (при ее падении развивается утомление, при резком падении – судороги, потеря сознания, при избытке – диабет). Углеводы поступают с пищей, могут синтезироваться из белков и жиров, при избытке превращаются в жиры и откладываются в организме.

Обмен жиров Функции жиров: Источник энергии; Источник строительных материалов; Предохраняют внутренние органы от механических повреждений; Обеспечивают фиксацию внутренних органов брюшной полости; Защищает тело от излишних теплопотерь; Предохраняет кожу от высыхания; Содержит жизненно важные витамины. Жир поступает в организм с пищей, может синтезироваться из белков и углеводов, избытки жира депонируют. Жир окисляется в состоянии покоя и при длительной малоинтенсивной работе (в начале работы окисляются углеводы). При голодании жировые запасы служат источником углеводов.

Обмен воды и минеральных веществ Функции воды: Участвует в обменных процессах. Она хороший растворитель (только в жидкой среде протекает обмен); Транспорт газов; Пищеварение (вода в составе пищеварительных соков); Удаление продуктов обмена; Теплорегуляция; Структурный компонент тела. Без воды человек может прожить не более 7-10 дней (без пищи 30-40 дней). Суточная потребность человека в воде 2,0-2,5 л (очень полезен низко- калорийный томатный сок)

Витамины – (vita – жизнь) Витамины регулируют обмен веществ. При недостатке нескольких витаминов развивается гиповитаминоз, при недостатке того или иного витамина – авитаминоз. При избытке витаминов наступает гипервитаминоз (возможен только при приеме витаминных препаратов). Открыто более 20 витаминов.

Обмен энергии Обмен веществ и энергии взаимосвязанные процессы. Соотношение между количеством энергии, поступающей с пищей, и величиной энергетических затрат называется энергетическим балансом. Количество энергии, расходуемое на физическую работу определяют как КПД. Его величина около 20% (у спортсменов выше). Для сохранения энергетического баланса необходимо полноценное питание (белки+жиры+углеводы+минеральные соли +вода+витамины) в соответствии с энергетическими затратами. При потреблении пищи менее 1200-1300 ккал в сутки могут наступить необратимые негативные последствия.

Регуляция обмена веществ Русский физиолог И.П.Павлов (1849-1936) установил, что нервная система может изменять интенсивность обменных процессов. Способность нервной системы влиять на питание (трофику) тканей называется трофической функцией нервной системы. Особое значение в регуляции обменных процессов имеет отдел промежуточного мозга ЦНС – гипоталамус. Гипоталамус регулирует деятельность железы внутренней секреции – гипофиза, который контролирует деятельность всех других желез. Железы выделяют гормоны (инсулин, адреналин, тироксин), которые гуморальным (жидкостным) путем регулируют обмен веществ. Таким образом осуществляется взаимосвязанная нервная и гуморальная регуляция обмена веществ.

Изменения в системе крови и сосудов Изменения:

Тренировка сердца На рис. показана экономизация работы сердечной функции при систематических занятиях физической культурой 1 – частота пульса 2 – систолический объем крови (кол-во крови, выбрасываемое при каждом сокращении) 3 – минутный объем крови (кол-во крови, выбрасываемое сердцем в течение 1 минуты)

Мышечная работа требует повышенного притока О2 и питания мышц. Это обеспечивается увеличенным объемом кровотока через работающие мышцы При работе объем кровотока через мышцы составляет 85-87% от общего объема, в покое – 20-23%. В результате увеличения кровотока значительно повышается снабжение тканей кислородом и питательными веществами.

Присасывающие действия в кровообращении, «мышечный насос» При переходе крови из капилляров в вены давление падает до 10-15 мм рт.ст. Это, а также сила гравитации, затрудняют возврат крови к сердцу. Венозному кровообращению способствуют: Присасывающее действие сердца при расслаблении; Присасывающее действие грудной полости при вдохе; Деятельность окружающих мышц («мышечный насос»). Сокращаясь и расслабляясь мышцы проталкивают кровь по венам по направлению к сердцу (движению крови по венам от сердца препятствуют венозные клапаны). Таким образом, чем выше двигательная активность, тем больше помощь сердцу

Работоспособность дыхания оценивается: Частота дыхания: в покое – 16-20, у спортсменов 8-10, при нагрузке – до 120 циклов/мин. Дыхательный объем: в покое - 350-400мл, у спортсменов – 750-850мл, при нагрузке 2500мл Легочная вентиляция: в покое – 5-9л, при нагрузке у спортсменов до 200л. Жизненная емкость легких: у мужчин 3800-4200мл, у женщин 3000-3500мл, у спортсменов соответственно 7000 и 5000 мл Максимальное потребление кислорода (МПК) – рис. Для повышения МПК следует выполнять нагрузки с частотой пульса 150-180уд/мин.

Гипоксия – недостаток О2 Двигательная гипоксия – недостаток О2 при интенсивной мышечной работе. При гипоксии организм мобилизует физиологические механизмы: Увеличивает частоту и глубину дыхания; Увеличивает число эритроцитов в крови, процент содержания гемоглобина; Учащает работу сердца; Улучшает кислородный обмен (увеличивает скорость отдачи О2); Повышает содержание миоглобина – дыхательного пигмента мышечных клеток, которые способны увеличить потребление О2 при работе в 100 раз). Эффективные средства тренировки устойчивости к гипоксии: Физические упражнения максимальной интенсивности; Упражнения с задержкой дыхания; Тренировка при пониженном атмосферном давлении (в горах). Физическая нагрузка оказывает тренировочный эффект: Повышает устойчивость к кислородному голоданию; Увеличивается мощность дыхательной и сердечно-сосудистой систем, способствует лучшей утилизации кислорода.

Органы пищеварения, выделения и физическая нагрузка Физическая нагрузка повышает обмен веществ и энергии, стимулирует выделение пищеварительных соков, активизирует перистальтику кишечника, повышает эффективность пищеварения. Однако сама физическая работа может развивать тормозные процессы в пищеварении, т.к. необходимо усилить кровоснабжение работающих мышц. Вместе с тем само переваривание пищи снижает эффективность мышечной работы, а наполненный желудок приподнимает диафрагму, затрудняя дыхание и кровообращение.

Железы внутренней секреции (ЖВС) и физическая нагрузка Физическая нагрузка активизирует ЖВС – усиливают секрецию гипофиз, надпочечники, щитовидная и поджелудочная железы. Выделяемые ими гормоны повышают обмен веществ, увеличивают работоспособность, замедляют процесс утомления и ускоряют восстановление организма. Увеличение кровоснабжения мышц при физической работе не уменьшает мозговой кровоток. Увеличивается сила, подвижность и уравновешенность нервных процессов, оптимизируется возбуждение и торможение нервной системы. Физическая нагрузка влияет на симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы.

Сенсорные системы (анализаторы) и физическая нагрузка Анализаторы играют главенствующую роль взаимодействия в процессе овладения двигательными действиями. При многократном повторении между центрами анализаторов образуются временные связи, способствуя совершенствованию двигательной деятельности, доводя отдельные движения до автоматизма, например, езда на велосипеде (рис.).

Нервная система и формирование двигательного навыка Нервная система регулирует деятельность организма, работу мышц и функциональных систем через процессы возбуждения и торможения нервных клеток. В процессе физической тренировки деятельность нервной системы совершенствуется, более тонко осуществляется взаимодействие процессов возбуждения и торможения, следовательно более дифференцированно осуществляются двигательные действия, формируется способность к усвоению новых двигательных навыков и совершенствованию уже имеющихся. Рефлекторная природа двигательной деятельности лежит в основе любого мышечного действия, в том числе и в основе формирования двигательного навыка. Биологическая сущность рефлекса лежит в том, чтобы организм мог приспособиться к изменениям внешней и внутренней среды.

Двигательный навык формируется по механизму рефлексов в результате соответствующих систематических упражнений. Физиологической основой формирования двигательных навыков служат временные связи, возникающие между нервными центрами. Выполнение движений связано с непрерывным поступлением в ЦНС сигналов о состоянии и работе мышц. Эта информация поступает от анализаторов (двигательного, зрительного…) в мозговой отдел, анализируется и по принципу обратной связи и рефлекторному механизму новая информация поступает к мышце и движение корректируется. Каждое движение корректируется постоянно, на этой основе и происходит совершенствование двигательной деятельности в процессе тренировки.

Адаптация и устойчивость организма к различным условиям среды. Проблема адаптации (приспособления) захватывает широкий круг вопросов, имеющих важное значение для жизни человека.

Двигательная функция, адаптация (механизмы, факторы) Большое значение в адаптации принадлежит двигательной функции человека. Устойчивость организма поддается тренировке как средствами физической культуры, так и внешними воздействиями (температурными колебаниями, недостатком О2 и др.).

Активность и устойчивость психических функций, развитие речи и мышления, особенно на ранних этапах онтогенеза Доказано: физическая тренировка повышает уровень психических функций (внимание, память, способность к устному счету, мышление …). Очень важно влияние физической тренировки в детском возрасте (рис.), особенно на ранних стадиях онтогенеза (индивидуального развития). Медики свидетельствуют: дети по тем или иным причинам обездвиженные с раннего возраста отстают в своем умственном развитии от сверстников (диаграмма).

Нарушение биоритмов Нарушение биоритмов (чередования сна и бодрствования, режима труда и отдыха, питания…) приводит к утомляемости, разбитости, болезненным изменениям в организме. Рассогласование биоритмов часто наблюдается у студентов в период экзаменов, а также у людей при сдвиге внешнего времени (после перелета через часовые пояса, переходе с зимнего на летнее время). Так, по статистике с перехода на летнее время за первые 5 дней растет число вызовов «скорой помощи» на 10-12%, количество инфарктов, автомобильных аварий, почти на 50% число попыток самоубийств). Однако устойчивость организма к нарушению биоритмов у физически тренированных происходит значительно легче и быстрее (рис.).

Внимание в условиях дефицита времени, эмоционального напряжения, стресса, его сосредоточение и переключение С биологической и психологической сторон студент имеет возможность работать по 10-12 час. в сутки при соблюдении: Режима; Питания; Двигательной активности. Доказано, что занятия физическими упражнениями с нагрузкой небольшой интенсивности ежедневно по 30 минут положительно воздействует на функцию внимания, его сосредоточения и переключения, обеспечивают устойчивость работоспособности в различных условиях, в том числе и в условиях дефицита времени, нервно-эмоционального напряжения, стресса.

Работа в замкнутом пространстве Работа в замкнутом пространстве (под водой, в космосе, в горах, на шахтах) происходит в условиях: Дефицита кислорода; Однообразия, ограничения социальных контактов. Для работы в замкнутом пространстве необходимо: Физические тренировки (повышают уровень работоспособности в условиях гипоксии); Организация психологической поддержки, решающей вопросы восполнения дефицита социальных контактов, мотивационной обеспеченности деятельности и др.).

Резко меняющиеся погодные условия, микроклимат Перемены погоды, микроклимата влияют на жизнедеятельность человека. Похолодание влияет на обмен веществ и энергии. Отмечается снижение содержания углеводов, водорастворимых витаминов С, В1, В2., повышается содержание жиров. Жир становится основным источником энергии. Для приспособления к пониженной температуре необходимо: Повышение калорийности пищи (при снижении t на 10оС калорийность должна повыситься на 5%); Снижение количества углеводов в пище; Белково-жировое питание; Повышение содержания витаминов А, Е, К; Физические тренировки при низкой температуре. В жарком климате предъявляются большие требования к теплоотдаче, активизации потоотделения. Физическая тренировка повышает устойчивость организма к меняющимся погодным условиям, микроклимату, сокращает период акклиматизации.

Вибрация, укачивание, невесомость Укачивание – в основе вестибулярная устойчивость. Эффективные средства повышения вестибулярной устойчивости: Плавание кролем с вращение головы для вдоха; Прыжки в воду, на батуте; Акробатические упражнения; Упражнения на специальных тренажерах. Физические упражнения повышают вестибулярную устойчивость (рис.).

Проникающая радиация В наше время интенсивность радиационного излучения значительно повышена. Поэтому важно увеличить стойкость организма к действию проникающей радиации. Опыты на крысах показали, что систематические физические нагрузки повышают устойчивость животных к смертельным дозам облечения на 25-30%, к малым дозам облучения в 2-3 раза (рис.). Медицинские наблюдения свидетельствуют, что у физически тренированных людей (по сравнению с нетренированными) отмечаются меньшие отрицательные изменения крови (напр. у врачей-рентгенологов, работников в производстве радия…), а у физически тренированных людей после взрыва бомбы в Хиросиме и Нагасаки отмечена более низкая степень поражения. Таким образом, при не смертельных дозах лучевое поражение физически тренированных людей будет относительно более легким, выздоровление пройдет успешнее, раньше восстановиться работоспособность.

Литература Обязательная: Физическая культура студентов технических вузов / Под ред. В.Д. Паначева. – Пермь: ПГТУ, 2014. Физическая культура студента. Учебник для студентов вузов/ Под общ. Ред. В.И.Ильинича. – М.: Гардарики, 2016. Физическая культура (курс лекций): Учебное пособие/Под общ. Ред. Л.М.Волковой, П.В.Половникова: СПбГТУ, СПб., 2016. – 153 с. Дополнительная: Иваницкий М.Ф. Анатомия человека. Учебник для институтов физической культуры. – изд. 5-е. – М.: ФиС., 2015. – 544 с. Половников П.В. Физическая культура и спорт. Социально-биологические основы: Учебное пособие. – СПб: НИИХ СПбГУ, 2016. – 178 с. Физиологические основы физической культуры и спорта: учебное пособие/Давиденко Д.Н.. – СПб., СПбГУ, 2016. – 134 с.

Контроль знаний