Физиология человека. Общая. Спорт. Возрастн._Солодков, Сологуб_2. Учебник для высших учебных заведений физической культуры Издание 2е, исправленное и дополненное
 Скачать 5.66 Mb.
|
|
Часть III ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ Возрастная физиология изучает особенности жизнедеятельности организма в различные периоды индивидуального развития или онтогенеза (греч.: онтос — особь, генезис — развитие). В понятие онтогенеза включают все стадии развития организма от момента оплодотворения яйцеклетки до конца жизни человека, выделяя пренаталь-ный этап (до рождения) и постнатальный (после рождения). 1. ОБЩИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА 1.1. ПЕРИОДИЗАЦИЯ И ГЕТЕРОХРОННОСТЬ РАЗВИТИЯ Под развитием понимают 3 основных процесса: 1) рост — увеличение числа клеток (в костях, легких и других органах) или увеличение размеров клеток (в мышцах и нервной ткани), т. е. количествен- ный процесс; 2) дифференцирование органов и тканей; 3) формообразование, т.е. качественные изменения. Эти процессы тесно взаимосвязаны. Например, ускоренный рост тела замедляет процессы формообразования, дифференцирования тканей, развитие вторичных половых признаков, а усиленные процессы полового развития замедляют рост тела, нарастание мышечной массы. Весь жизненный цикл (после рождения человека) делится на отдельные возрастные периоды, т. е. отрезки времени онтогенеза, каждый из которых характеризуется своими специфическими особенностями организма — функциональными, биохимическими, морфологическими и психологическими. Возрастная периодизация основана на комплексе признаков: размеры тела и отдельных органов, их масса, окостенение скелета (костный возраст), прорезывание зубов (зубнойвозраст), развитие желез внутренней секреции, степень полового созревания (баллы полового развития), развитие мышечной силы и пр. С учетом количественных и качественных изменений в организме различают следующие возрастные периоды: 1-10дней — новорожденный; 10 дней-1 год — грудной возраст; 1-3 года — раннее детство; 364 4-7 лет — первое детство, 8-12 лет — мальчики и 8-11 лет девочки—второе детство; 13-16 лет — мальчики и 12-15лет—девочки—подростки; 17-21 год — юношии 16-20 лет — девушки — юношеский; 22-35 лет — первый зрелый; 35-60 лет — мужчины и 35-55 лет — женщины — второй зрелый; 60-74 года — пожилой; 75-90 лет — старческий; 90 лет и более — долгожители. В связи со школьным обучением выделяют дошкольный возраст до 6-7 лет, младший школьный (до 9-10 лет), средний (до 13-14 лет) и старший школьный возраст (до 16-17 лет, а в связи с продлением до 12-летнего срока обучения в школе — до 18-19 лет). Особо отмечают период полового созревания (так назы ваем ы й переходный или пубертатный период (греч.: пубертис — оперение), выделяя препубертатный период (11-13 лет), 1 фазу пубертата — мальчики 13-15 лет и девочки 11-13 лет, 2 фазу пубертата— мальчики 15-17 лет и девочки 13-15 лет. В этот период происходит существенная гормональная перестройка в организме, развитие вторичных половых признаков, заметное ухудшение условно-рефлекторной деятельности, двигательных навыков, увеличиваются вегетативные изменения при нагрузках, возрастаетутомление, затрудняется речь, отмечается неуравновешенностьэмоциональныхреакций и поведения. Заметным является пубертатный скачок роста — значительный годовой прирост длины тела — удевочекоколо 1 Злет, у мальчиков — около 14 лет (рис. 44). Рис. 44. Пубератный скачок роста длины тела у девочек (I) и мальчиков (Н) 365 Основными закономерностями возрастного развития являются периодизация и гетерохронность (греч.: гетерос — другой, хронос — время), т. е. неравномерность и разновременность роста и развития. В ходе онтогенеза наблюдаются определенные периоды формирования отдельных функций и органов, ускорение и замедление их роста. Периоды ускорения развития различных функций не совпадают. Наиболее интенсивный рост длины тела происходит на протяжении 1 года жизни и в период полового созревания: в среднем, у девочек в 12-13 лет, у мальчиков в 14-15 лет. Речь формируется до 2-3 лет, а речевая регуляция движений с 4-5 лет. В возрасте 6-7 лет начинается смена молочных зубов на постоянные. Основные позы тела осваиваются до 1 года, а основной фонд движений закладывается до 3-х лет. В возрасте 6—12 лет достигается максимальное развитие иммунной ткани в организме. До 8 лет увеличивается длина шага, а с 8-9 лет нарастает темп ходьбы и бега. После 14 лет заметно нарастают масса тела и сердца. Периодизация в развитии мозга проявляется в более раннем созревании первичных (проекционных) полей коры больших полушарий (до рождения и первые годы после рождения), затем — вторичных полей (зон опознания и осмысления информации) и в наиболее позднем созревании ассоциативных третичных полей (зон афферентного синтеза, прогнозирования и формирования программ поведения). Анатомически (по толщине и занимаемой территории) третичные поля к 7-8 годам созревают лишь на 80% от размеров взрослого мозга, а функциональное их развитие продолжается вплоть до 18-20 лет и более. В связи с основными закономерностями возрастной периодизации строится программа обучения детей в школе, нормирование физических и умственных нагрузок, определение размеров мебели, обуви, одежды и пр. Закономерности роста и развития человека учитываются в законодательстве — возможность получить работу, вступить в брак, нести ответственность за проступки, получать пенсию и пр. 1.2. СЕНСИТИВНЫЕ ПЕРИОДЫ Переход от одного возрастного периода к другому является переломным этапом развития, когда организм переходит от одного качественного состояния в другое. Скачкообразные моменты развития целого организма, отдельных его органов и тканей называются критическими. Они жестко контролируются генетически. Сними частичносовпадаюттакназываемые сенситивные периоды (периоды особой чувствительности), которые возникаютна их базе и менее всего контролируются генетически, т. е. являются особенно восприимчивыми к влияниям внешней среды, в том числе педагогическим и тренерским. 366 Критические периоды переключают организм на новый уровень онтогенеза, создают морфофункциональную основу существования организма в новыхусловияхжизнедеятельности (например, активация определенных генов обеспечивает возникновение переходного периода у подростков), а сенситивные периоды приспосабливают функционирование организма к этим условиям (оптимизируются перестроечные процессы в различных органах и системахорганизма, налаживается согласование деятельности различных функциональных систем, обеспечивается адаптация к физическим и умственным нагрузкам на этом новом уровне существования организма и т. п.). С этим связана высокая чувствительность организма к внешним влия- ниям в сенситивные периоды развития. Благоприятные воздействия на организм в сенситивные периоды оптимальным образом содействуют развертыванию наследственных возможностей организма, превращению врожденных задатков в оп- ределенные способности, а неблагоприятные задерживают их развитие, вызывают перенапряжение функциональных систем, в первую очередь, нервной системы, нарушение психического и физического развития. Тренировочные воздействия в сенситивные периоды наиболее эффективны. При этом возникает более выраженное развитие физических качеств — силы, быстроты, выносливости и др., наилучшим образом происходят реакции адаптации к физическим нагрузкам, в наибольшей степени развиваются функциональные резервы организма. Сенситивные периоды для развития различных физических качеств проявляются гетерохронно. Так, например, сенситивный период развития абсолютной мышечной силы наблюдается в 14-17 лет (максимального значения качество силы достигает к возрасту 18-20 лет). Сенситивный период развития различных проявлений качества быстроты (рис. 45) приходится на 11 -14 лет (максимальный уровень достигается к 15-летнему возрасту). Этот же примерно период является сенситивным для развития скоростно-силовых возможностей (рис. 46). Для общей выносливости сенситивный период проявляется гораздо позже — в 15-20 лет (максимальное значение — в 20-25 лет). Развитие гибкости особенно бурно происходите 3-4 до 15лет,а ловкости — с 7-10 до 13-15 лет. Именно на протяжении сенситивных периодов применяемые средства и методы в физическом воспитании достигают наилучшего тренирующего эффекта. В последующие периоды те же средства и объемы тренировочных нагрузок подобного прироста физических качеств не обеспечивают. Для человека наиболее важным является сенситивный период формирования речи (и соответствующих областей мозга) — до 2-3-х лет жизни. Дети, по воле случая воспитанные среди животных (в стае 367 Рис. 45. Возрастная динамика показателей в теппинг-тесте (максимально частое движение кистью):1 — лица мужского пола, 2 — лица женского пола (по Бальсевич В.К., 2000) Рис. 46. Возрастная динамика показателя высоты вертикального прыжка с места: 1 — яйца мужского пола, 2 — лица женского пола (по Бальсевич В. К., 2000) волков, среди обезьян и др.) и пропустившие этот период, не могут, вернувшись в человеческое общество, адаптироваться к жизни в новых условиях, овладеть речью, необходимыми навыками и даже погибают вследствие этого, не достигнув взрослого состояния. 368 1.3. ВЛИЯНИЕ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА Возрастные показатели роста и развития организма — его фенотип — являются сплавом врожденных и приобретенных признаков. С одной стороны, они определяются наследственными факторами — генотипом, что необходимо учитывать при спортивном отборе, прогнозировании спортивной одаренности. С другой стороны, развитие организма определяется влияниями внешней сре ы. Для человека важнейшими влияниями являются воздействия социальной среды — воспитание, образование, спортивная тренировка, профессиональное обучение и пр., что определяет приобретенные черты роста и развития. Определение степени наследственных влияний производится путем изучения родословных (генеалогическийметод), цитогенетическим методом (анализом наследственного материала клеток), популя-ционнымметодом (исследование врожденных изменений организма в изолированных группах населения — на отдельных островах, в труднодоступных лесах, горах и пр.), атакже близнецовым методом. Так, с помощью генеалогического метода было прослежено сохранение на портретах в течение нескольких веков типичного строения лица у владетелей родовыхзамков - «Габсбургский нос и губа». Изучение этим методом врожденных патологий вскрыло генетическую природу почти 4 тысяч заболеваний. Одним из таких примеров является гемофилия — несвертываемость крови, в результате чего человек может погибнуть от малейшей царапины из-за кровотечения. Патологический ген передается через организм женщин, но болеют гемофил ией мужчины. В частности, известно, что сын последнего Российского императора Николая II царевич Алексей получил это заболевание в наследство от английской королевы Виктории — своей прабабушки, как и многие ее потомки мужского рода в различных странах Европы. В спортивных семьях, по О. Астранду, довольно часто (в 50% случаев) наблюдаются двигательно одаренные дети (а если оба родителя спортсмены, то в 70% случаев). Однако, как свидетельствуют десятки тысяч наблюдений, спортивная одаренность не определяется одним геном, а является результатом действия комплекса генов. Корреляция двигательных возможностей детей иродителей, изученная в английских колледжах для избранных семейств по архивным данным, показала, что в 12-летнем возрасте выявить значимую корреляцию между предками и потомками удается не всегда. Для показателей длины тела (г = 0.5), результатов прыжков в длину с места (г = 0.71) и бега на короткую дистанцию — 50 ярдов (г = 0.48) корреляция достоверна, но она отсутствует для результатов метания теннисного мяча и гимнастических упражнений. 369 Можно было сделать вывод, что наследуются лишь определенные двигательные возможности. Специальные исследования внутрисемейного сходства показали, что для наследования спортивно важных задатков имеют значение количество детей в семье, преобладание среди них мальчиков или девочек и даже порядок рождения ребенка в семье. Выяснено, что искать будущих спортсменов следует, преимущественно, в семьях с двумя-тремя детьми, отдавая предпочтение не старшим, а младшим детям, а также учитывая, что у мужчин-спортсменов двигательные способности передаются несомненно по мужской линии, ау женщин-спортсменок, в отличие от этого, — преимущественно по женской линии. При использовании близнецового метода сравниваются наследственные признаки однояйцевых (монозиготных) близнецов, имеющих практически одинаковую наследственность, а разнояйцевых близнецов (гетерозиготных или дизиготных), в фенотипе которых гораздо больше проявляются влияния внешней среды. Известно, что однояйцевые близнецы имеют один и тот же пол, одинаковые отпечатки пальцев, одну и ту же груп пу крови, их ткани при пересадках не отторгаются, у них не только имеется большое сходство внешности, но и характеров. Для количественной оценки наследственности часто используют коэффициент Хольцингера (Н), который определяет генетическую долю в общем развитии организма. При Н > 0.7 (70% и более) доля генетических влияний очень высока (табл. 17). Таблица 17 Показатели влияния наследственности (Н) на некоторые морфофункциональные признаки организма человека (по данным разных авторов) № п/п Морфофункциональные признаки Показатели наследуемости (Н) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Длина тела (рост) Масса тела (вес) Объем сердца Показатели ЭКГ Минутный и ударный объем крови (мл/мин) Частота сердцебиений при работе АД систолическое в покое и при работе Жизненная емкость легких Минутный объем дыхания при работе Максимальное потребление кислорода Максимальная анаэробная мощность Задержка дыхания на вдохе PWC 170 Процент медленных волокон в мышцах Выработка условных рефлексов Частотно-амплитудные показатели ЭЭГ 0.73-0.80 0.65 0.80-0.92 0.78-0.88 0.83-0.94 0.60-0.91 0.60-0.70 0.48-0.93 0.59-0.98 0.77-0.96 0.84-0.98 0.80 0.88-0.90 0.92-0.99 0.73-0.80 0.90 370 В результате использования близнецового метода выявлено, что под выраженным генетическим контролем находятся размеры и состав тела, такие функциональные показатели как время двигательной реакции, чувство ритма, максимальная частота движений, скорость спринтерского бега, абсолютная мышечная сила, гибкость, максимальное потребление кислорода, анаэробные возможности человека и др. Эти показатели меньше всего подвержены изменениям в процессе тренировки и, соответственно, их учет необходим в процессе спортивного отбораи спортивной ориентации. Особенно значительны наследственные влияния на умственную работоспособность и на различные показатели электрической акти в-ности коры больших полушарий. Отмечают существенный генетический вклад в показатели размеров сердца, формы ЭКГ, величину диастолического давления крови, некоторых параметров крови и др. физиологические величины. Из физических качеств наиболее зависимыми от врожденных задатков являются качества быстроты и гибкости. Среднее положение занимает качество силы. Наименее зависимыми от наследственности и, соответственно, наиболее тренируемыми физическими качествами являются координационные возможности (ловкость) и общая выносливость. В большой степени поддается изменениям в результате внешних воздействий масса тела. Снижение веса происходит при его сгонке спортсменами, в случаях болезни, голода, диеты и пр. Направленное увеличение веса достигается при специальном усиленном питании у спортсменов, в случаях ожирения, при переедании и пр. Для спортсменов и тренеров особенно важно, что генетический контроль больше выражен в молодом возрасте (когда особенно велик контингент занимающихся физическими упражнениями) и нарастает по мере увеличения мощности физической нагрузки (что характерно для соревновательной деятельности в спорте). 1.4. АКСЕЛЕРАЦИЯ ЭПОХАЛЬНАЯ И ИНДИВИДУАЛЬНАЯ, БИОЛОГИЧЕСКИЙ И ПАСПОРТНЫЙ ВОЗРАСТ Важной особенностью возрастного развития в настоящее время является акселерация (лат. : акселератио — ускорение). Различают акселерацию эпохальную и индивидуальную. Под эпохальной акселерацией понимают ускорение роста, физического развития, полового созревания и психического развития организма человека, которое наблюдается с конца XIX в. — начала XX в. по сравнению с предыдущими годами. Употребляют также термин секу-лярный тренд (вековая тенденция). Такое явление наблюдается в разных странах, в различных городах и сельской местности (рис. 47). 371 Рис. 47. Эпохальная акселерация Рост юношей- 19-и лет — швейцарцев (Шв.) и японцев (Яп.) в 1910 и 1962 гг (по: Ishiko Т., 1973) За последние 30-40летуноворожденныхдетей средняя длина тела увеличилась на 0.5-1 см и масса тела — на 100-150г. Ввозрасте 1 года дети стали, в среднем, длиннее на 5 см и тяжелее на 1.5-2 кг, чем 50-75 лет назад. Весьма объемное исследование, охватившее детей в возрасте 5-7 лет, было выполнено в различных странах — Северной Америке, Англии, Швеции, Польше — за длительный период времени от 1800г до 1950 г. Оказалось, что дети этого возраста за каждое десятилетие, в среднем, увеличивались на 1.5 см в длину и на 0.5 кг массы тела. Подростки и юноши 14-17 лет Москвы, Ленинграда и Киева в 60-70-х г.г. по сравнению с 1923-1925 г.г. оказались выше на 10-13 см, тяжелее на 9-11 кг, окружность их груди — больше на 4.7 см. Ускорилось половое созревание, раньше формируются вторичные половые признаки, на 1.5-2 года раньше появляются первые менструации у девочек, отмечаются случаи раннего деторождения (с 8-9 лет). В настоящее время максимального роста девушки и юношидос-тигаютв 16-19 лет, а 50 лет назад они достигали его к 20-26 годам. У 19 — летних юношей в Швейцарии средние значения роста в 1888-1890 г.г. были 164 см, а в 1962 г. — 173 см; в Японии эти показатели в 1910 г. составили 162 см, а в 1962 г.— 167 см. Соответственно, раньше формируются физические качества у подростков, особенно у юных спортсменов. Так, мальчики 14-14.5 лет, 372 специально не занимающиеся спортом, прыгали в длину с места в 1927 г. на 178 см, а в 1967 г. — на 191 см; результаты бега на 60 м в этом возрасте составили в 1938 г. 9.19 с, а в 1962 г. — 8.86 с. Американские школьники 14-17-летнего возраста в 1963-1964 годах превосходили по силе сверстников, учившихся в той же школе в 1899 году, на 4-5 кг. По вопросу о причинах эпохальной акселерации нет единого мнения. Считают, что это явление может быть обусловлено усиленным ульт- рафиолетовым облучением (гелиогенная теория), влиянием на эндокринные железы магнитных волн, возросшей космической радиацией, увеличением потребления белков (алиментарная теория), повышенным поступлением в организм витаминов и минеральных солей (нутригенная теория), ростом количества получаемой информации, особенно в условиях городской жизни. Предполагают, что природные факторы могут вызывать периодические изменения в генетике человека, обусловливая эпохальные вспышки акселерации. Врезультате акселерации изменяются стандарты мебели, одежды, обуви, пересматриваются сроки начала обучения в школе и начала спортивной специализации, режимы труда и отдыха детей. Обучение в школе начинается в настоящее время с 6-7 лет, а не с 8 лет, как в начальные десятилетия XX века. Значительно раньше во многих случаях начинаются занятия физической культурой и спортом: плаванием с первых дней жизни, фигурным катанием, гимнастикой — с 3-4 лет, теннисом — с 5-6 лет, баскетболом — с 6-7 лет. Однако увлекаться этим нельзя, так как на общем фоне эпохальной акселерации существуют огромные индивидуальные различия в темпах созревания организма. В связи с этим, наряду с понятием эпохальной акселерации, как общебиологического явления, существует и понятие об индивидуальной или внутригруп-повой акселерации, т. е. явлении ускорения развития отдельных детей и подростков в определенных возрастных группах. Реальный уровень развития организма человека не всегда соответствует его хронологическому или паспортному возрасту, т. е. количеству прожитых лет. В связи с этим возникло понятие — биологический возраст, отражающее реальное состояние развития органов и систем организма в онтогенезе. Биологический возраст определяют по общим размерам тела, тем -пам прорезывания молочных зубов и их замены на постоянные (зубной возраст), по степени зрелости костной системы (костный возраст) и по показателям развития вторичных половых признаков, выраженность которых оцени вается в баллах.. При определении баллов полового развития для мальчиков отмечают степень оволосения лобка (Pubis), оволосения подмышечных впадин (Axillaris), оволосения лица (Fades), увеличение щитовидного хряща 373 гортани — кадыка (Larinx) и изменение тембра голоса (Vox). Для девочек отмечают степень оволосения лобка, развитие волос в подмышечной впадине (Axillaris), развитие молочной железы (Mamma) и становление менструальной функции (Menses). Косвенным показателем биологического возраста является так называемый филиппинский тест. Он становится положительным в среднем около 5-6 лет, когда пальцами правой руки, положенной на голову при вертикальном ее поддержании, дети перекрывают левую ушную раковину. По степени соотношения биологического и паспортного возраста различают акселератов (или акселерантов) — детей и подростков с ускоренным развитием, когда биологический возраст опережает паспортный; медиантнов — соответствующих паспортному возрасту, и ретардантов — отстающих в развитии от паспортного возраста. В среднем, около 13-20% от общего количества детей, относящихся к данному возрасту, представляют собой ак- селератов. Столько же примерно детей относится к ретардантам. Основную же массу составляют медианты. Для акселератов характерны более высокий рост, большая мышечная сила и объем сердца, более высокие значения жизненной емкости легких, более длительная задержка дыхания, более раннее половое созревание и ускоренное психическое развитие. У детей и подростков, опережающих по росту и развитию своих сверстников, отмечаются ускоренные темпы формирования физических качеств. Они имеют преимущество при занятиях баскетболом, волейболом, теннисом, греблей, плаванием. Различия биологического и паспортного возраста могут достигать у акселератов 3-5 лет. Например, юные баскетболисты и пловцы 13-й летло показателям роста и развития могут соответствовать 18-летним спортсменам. Однако чрезмерное ускорение созревания не всегда положительно отражается на состоянии ряда функций организма. Уакселерированныхдетей рости развитие сердца отстает от роста тела, что может привести к сердечно- сосудистым заболеваниям. Избыточное выделение гормона роста (соматотропина передней доли гипофиза), обеспечивающее сверхвысокий рост, сопровождается недостаточностью половых гормонов, что требует особого внимания к предъявлению нагрузок гигантам. Для ретардантов характерно отставание в половом созревании и уменьшение доли жирового компонента тела. Замедленный рост длины и массы тела у детей ретардантов создают им преимущество в развитии относительной силы и прыгучести. Благодаря меньшему весу и большей гибкости девочки- ретардантки предпочтительны в спортивной гимнастике, акробатике, фигурном катании. В настоящее время считают, что очень часто рост и развитие у ак- ч селератов заканчиваются раньше, а у ретардантов продолжаются зна-374 чительно дольше. В результате конечная длина тела во взрослом состоянии у ретардантов может оказаться больше, чему акселератов. Более медленное созревание мозга также приводит к лучшему его развитию и более высоким умственным способностям. Показано, что у спортсменов сердце растет медленнее и достигает большего объема и большей мощности сердечной мышцы, чем у нетренированных сверстников. Имеются отдельные сообщения, что в последние десятилетия (с 80-х годов) явления эпохальной акселерации несколько менее выражены. |