Физиология человека. Общая. Спорт. Возрастн._Солодков, Сологуб_2. Учебник для высших учебных заведений физической культуры Издание 2е, исправленное и дополненное
 Скачать 5.66 Mb.
|
|
Рис. 55. Максимальная сила кисти у нетринированных лиц кисти у мужчин составляет около 70-75 % от массы тела, а у женщин примерно 50-60%. При отсутствии специальной тренировки сила сохраняется на этом уровне примерно до 45-летнего возраста. В юношеском возрасте устанавливается характерная для взрослого организма топография мышечной силы, однако коррекцию в нее вносит специфика мышечной тренировки. Позже других качеств развивается выносливость к длительной цик- лическойработеумеренной мощности. Сенситивный период ее развития приходится на возраст 15-20 лет, когда в достаточной мере созрева- ютфункции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, обеспечивающих работу аэробного характера. В 20-25 лет это качество достигает высокого развития и дольше других сохраняется в онтогенезе человека (примерно до 55 лет и более). Статическая выносливость (табл. 30) увеличивается меньше, чем динамическая. Она уменьшается в пубертатном периоде, а затем нарастает, особенно к возрасту 18-20 лет. Таблица 30 Возрастная динамика показателей силы мышц и статической работоспособности у женщин при статических напряжениях (по: ГородниченкоЭ. А., 1983) Возраст, лет 8-9 13-14 18-20 30-35 40-45 56-60 Сила, кг 14.8 31.9 37.8 30.9 32.2 27.2 Стататическая работоспос., кг сек 1368.6 3043.2 4221.6 3366.8 3904.0 3900.7 436 В юношеском возрасте на основе значительного развития различных качественных характеристик двигательной деятельности возможна специализация во многих видах спорта и достижение высоких спортивных результатов. Лишь в видах спорта, требующих предельного развития выносливости (бег на длинные и сверхдлинные дистанции, лыжные гонки и др.), высшие достижения появляются в более позднем возрасте — 20-35 лет. 3.6.3. ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГЕТИКИ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И РЕАКЦИЙ ВЕГЕТАТИВНЫХ СИСТЕМ НА ФИЗИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ В растущем и развивающемся организме энерготраты на двигательную активность составляют около половины суточных энерготрат. У мальчиков в 14-15 лет суточная двигательная активность увеличивается более, чем на треть, по сравнению с 8-9-летними детьми. В 11-15 лет подростки делают 20-30 тысяч шагов в сутки. Их суточные энерготраты достигают в возрасте 10-12 лет 2200 ккал, в 13-15 лет примерно 3000 ккал. В покое основные энерготраты приходятся на органы с наиболее интенсивным обменом веществ — мозг, печень, почки, а во время работы — на работающие мышцы. С этим связано то, что с увеличением роста мышц и уровня двигательной деятельности резко возрастают энерготраты у подростков. Основного развития у подростков достигают процессы аэробной энергопродукции. Бурное увеличение мышечной массы, преобладание в мышцах медленных волокон окислительного типа, нарастание в мышцах количества митохондрий и миоглобина, повышение активности окислительных ферментов, улучшение утилизации приносимого кровью кислорода, а также совершенствование механизмов регуляции сердечно- сосудистой и дыхательной систем — все это приводит к повышению аэробных возможностей организма и величины МПК. Если в препубертатном периоде и во II стадии полового созревания у подростков аэробные возможности еще невелики, то на III стадии полового созревания (у девочек в 12-13 лет, у мальчиков — в 13-14 лет) наблюдается их резкое увеличение. На этой стадии прирост МПК(л/мин)умальчиковсоставляетпримерно28%,удевочек—17 %. У юных спортсменов прирост МПК еще больше (рис.56). Максимальных значений абсолютные величины МПК достигают в возрасте 14-15 лет. Подростки в этот период хорошо приспособлены к выполнению работы аэробного характера —циклических упражнений умеренной мощности (около 70% от МПК). Выполнение нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности (90-100% МПК) для них трудно переносимо, так как в этом возрасте недостаточно развиты анаэробные возможности организма. 437 Рис. 56. Аэробные возможности мальчиков 8—15лет (модифиц. по: Тихвинский С.Б., 1972) Относительные величины МПК (мл/мин.кг) на протяжении среднего и старшего школьного возраста (10-17лет) практически не изменяются (рис. 57). Это связано с тем, что годовые приросты аэробных возможностей не превышают приростов массы тела. Однако у юных спортсменов, имеющих лучше развитые скелетные мышцы, формирующие аэробное энергообеспечение, относительные величины МПК выше, чем у сверстников, не занимающихся спортом. Относительные величины М П К в женском организме ниже, чем в мужском. У девочек старше 8-летнего возраста относительные величины МПК в среднем школьном возрасте ниже, чем у мальчиков на 12-21 %, в старшем школьном возрасте —на 33-39%. Объясняется это тем, что в составе тела у них больше доля жирового компонента, потребляющего незначительное количество энергии. Стабильные величины относительного МПК очень важны в плане отбора. Так как они не изменяются в процессе тренировки и уже в 9-10-летнем возрасте соответствуют взрослым показателям, то их следует использовать как информативные прогностические критерии для отбора детей в ДЮСШ, особенно в виды спорта, требующие развития выносливости. После 14-летнего возраста начинается реализация нового этапа генетической программы онтогенеза. Происходит формирование быстрых мотонейронов в ЦИС и развитие быстрых и мощных гликоли-тических мышечных волокон в скелетных мышцах. К IV-V стадиям полового созревания (15-18 лет) быстрые волокна уже занимают по 438 Рис. 57. Возрастная динамика анаэробных возможностей (кислородный долг, мл/кг) и относительная величина МПК (мл/мин/кг) у мальчиков 9—17лет объему около 50% мышечной массы. Устанавливается характерный для каждого индивида состав (композиция) мышечных волокон. С появлением гликолитических волокон происходит быстроеразвн-тие анаэробных возможностей растущего организма (см. рис. 57). Сократительная деятельность этих волокон не зависит от работы кислородтранспортной системы (крови, сердечно-сосудистой и дыхательной систем), так как они получают энергию в бескислородных условиях. В результате повышается адаптация юношей и девушек к работе анаэробного характера — к выполнению циклической работы в зоне максимальной и субмаксимальной мощности, силовых и ско-ростно-силовых упражнений. Мощность выполняемой работы увеличивается с 11 до 16 лет более, чем на 200% (для сравнения — увеличение мощности работы с 7 до 11 лет составляет всего 30%). Объем выполненной работы максимальной мощности повышается по сравнению с 7-летним возрастом в10летна50%,ав14-15лет — на 300-400%. За счет достигнутого высокого уровня МПКиулучшения процессов координации в мышечной и вегетативных системах энергообеспечения растет также и аэробная работоспособность юношей — в зонах большой и умеренной мощности. Однако, экономичность и эффективность их работы еще не достигают взрослых значений. КПД работы, выполняемой на уровне МПК, в 14-15 лет составляет всего 65-70% взрослого уровня, а процесс восстановления значительно более длительный. У юношей 17-й 439 лет длительность восстановления в 2 раза превышает время восстановления у 20-летних при той же выполненной работе. Четко выраженные гормональные и вегетативные перестройки сопровождают выполнение физических нагрузок у детей среднего и старшего школьного возраста. Адаптация к специфическим упражнениям отражается у систематически тренирующихся детей в более выраженных предстартовых изменениях по сравнению с детьми, не занимающимися спортом. Легче всего предстартовая настройка развивается у подростков и юношей, характеризующихся темпераментом сангвиников, затем — у холериков и у флегматиков. В периоде полового созревания у подростков из-за высокой возбудимости нервной системы особенно выражены состояния предстартовой лихорадки. Период срабатывания как в возрасте 7-10 лет, так и в возрасте 15-18 лет характеризуется начальным резким увеличением показателей сердечно- сосудистой и дыхательной систем (на 42.5%) с последующим медленным повышением до необходимого рабочего уровня.. Длительность устойчивого состояния при постоянной мощности работы (или оптимального состояния при переменной мощности) короче, чем у взрослых, а утомление наступает быстрее. Быстрое наступление утомления, в частности, обусловлено малой переносимостью кислородного дефицита. Величина максимального кислородного долга у подростков меньше, чему взрослых: в 9-10 лет она составляет всего 0.8-1.2 л, в 12-14 лет — 2-2.5 л (у нетренированных взрослых — 6-10л). В ІЗлет величина относительногокислородного долга(врас-чете на 1 кг массы тела или 1 м 2 поверхности тела) примерно равна 60-70% соответствующего показателя у взрослых. В системе крови у детей среднего и старшего школьного возраста при физических нагрузках часто возникает II фаза миогенного лейкоцитоза (1-я нейтрофильная), в то время как у взрослых при тех же нагрузках наблюдается лишь I фаза (лимфоцитарная). Большие мышечные нагрузки вызывают неадекватные реакции крови у подростков — они снижают иммунитет организма. При этом в крови наблюдается угнетение активности и снижение количества Т-лимфоцитов, уменьшается количество иммунного белка гамма-интерферона, появляется феномен исчезающих антител. В связи с незавершенностью роста массы сердечной мышцы и объема сердца у подростков увеличение систолического объема крови не достигает еще взрослых величин. Даже при максимальном нарастании систолического объема при работе его значения лишь в 2 раза превышают уровень покоя, а у взрослых —в 2.5 раза. В возрасте 8-9 лет максимальные значения систолического объема составляют 70 мл, в 10-11 лет —80 мл, в 14-15 лет— 100-120 мл, у взрослых мужчин 20-22 лет—140 мл. 440 Сравнительно небольшим объемом крови, поступающим в кровяное русло за один удар, объясняется то, что нарастание минутного объема крови у подростков еще в значительной мере зависит от преимущественного повышения ¥СС. Лишь после 15-16-летнего возраста величина сдвигов ЧСС при нагрузках несколько снижается. Величина МОК у подростков постепенно повышается: в 10-12 лет она равна 3.2 л/мин, в 13-1блет —3.8 л/мин, вюношеском возрасте МОК приближается ко взрослому уровню (у взрослых МОК =4.5-5 л/мин). Недостаточная эффективность регуляторных процессов в пубертатный период у подростков отражается особенно заметно в реакциях кровообращения на статические нагрузки. Если при статических на- пряжениях малых мышечных групп реакции сердечно-сосудистой системы вполне эффективны, то при статических напряжениях больших мышечных групп в вертикальной позе они явно недостаточны — наблюдается неустойчивость венозного тонуса, затяжной период восстановления. Это отражает низкую выносливость подростков к подобным статическим нагрузкам. У нетренированных подростков 14-15-илетоптимальное повышение МОК наблюдается при мощности работы не более 40-50% МПК, а оптимальное повышение минутного объема дыхания — при 70% МПК, т. е. при работе умеренной мощности изменения дыхательной и сердечно-сосудистой систем наиболее эффективны. С увеличением возраста повышаются функциональные резервы дыхательной системы. При работе на уровне МПК величина МОД (л/мин) увеличивается по сравнению с состоянием покоя в возрасте 8-9 лет в 7-8 раз, в 10-11 лет —в 9-11 раз, в 16-18 лет —в 10-12 раз. Однако эффективность дыхания у подростков и в определенной мере у юношей еще мала. Несмотря на возросший рабочий уровень легочной вентиляции, альвеолярный воздух у подростков насыщается кислородом при вдохе меньше, чем у взрослых. Это обусловлено менее глубоким дыхательным объемом, большим относительным объемом вредного пространства, меньшей выносливостью дыхательных мышц, отставанием роста грудной клетки (и соответственно недостаточной величиной ЖЕЛ), незрелостью регуляторных процессов. К несовершенству газообмена в легких добавляется еще низкая величина кислородной емкости крови и менее эффективный газообмен в тканях, где невысок коэффициент утилизации кислорода, т. е. малая величина кислорода переходит из артериальной крови в ткани и значительная его часть уносится венозной кровью обратно. У подростков отмечается менее выгодное соотношение поступления кислорода в легкие и потребление его тканями: у ребен ка 8-9 лет и подростка 15-16 лет это соотношение составляет 6:1, а у нетренирован ного взрослого человека оно равно 5:1 и у тренированного взрослого — 441 4:1. У взрослых людей каждый литр кислорода при работе на уровне МПК извлекается из 25 л воздуха, а у подростка — из 35 л, т. е. требуемая работа легких почти в 1.5 раза больше, чем у взрослых. При этом кислородный запрос на работу у подростков и юношей выше, чему взрослых на ту же нагрузку. Отмеченные особенности удовлетворения кислородного запроса свидетельствуют о важности регламентирования физических нагрузок у подростков и юношей. Форсирование нагрузок особенно в период полового созревания может привести к тяжелым последствиям. У девочек 10-11 лет при больших нагрузках возникает несоответствие электрической и механической систолы сердца в результате нарушения обменных процессов в миокарде. При больших нагрузках возникает патологическая инволюция вилочковой железы, нарушение иммунитета приводит к повышенной заболеваемости детей. Угнетается секреция соматотропного гормона, что приводит к задержке роста, а также гормонов коры надпочечников. У девочек в возрасте 11-16 лет особенно угнетается секреция половых гормонов, нарушается становление и стабилизация ОМЦ. В связи с отмеченным в процессе физического воспитания требуется тщательное дозирование и индивидуализация нагрузок, контроль за текущим состоянием детей. Постепенное наращивание физических нагрузок в соответствии с возрастными функциональными возможностями развивающегося организма обеспечит рациональное течение адаптационного процесса, сохранение здоровья детей и рост их спортивного мастерства. 3.6.4. ВЛИЯНИЕ СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ НА РАЗВИТИЕ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА И ДИНАМИКУ РАБОТОСПОСОБНОСТИ Систематические занятия физическими упражнениями вызывают значительные изменения строения и функций организма, повышают его функциональные возможности и способствуют развитию физических качеств юных спортсменов. В коре больших полушарий тренирующегося подростка наблюдается общий подъем функционального состояния (возбудимости и лабильности) корковых нейронов, улучшаются показатели высшей нервной деятельности — сила, уравновешенность и подвижность нервных процессов. Возникающий рост быстродействия мозга отражается в его электрической активности повышением частоты основного ритма покоя — альфа-ритма ЭЭГ. У юных спортсменов 14-15 лет с более высокой частотой альфа-ритма (11-12 колеб./с) наблюдается большая частотатеппинг-теста и более высокая пропускная способность мозга, чем у детей того же возраста с меньшей частотой альфа-ритма (8-9 колеб./с). 442 По мере роста специальной работоспособности в ЦНС юного спортсмена происходят специфические изменения, отражающие формирование новых двигательных навыков. Нервные клетки начинают работать более ритмично и стабильно. Активность отдельных нейронов синхронизируется с соседними нейронами и с нейронами ряда отдаленных участков коры, необходимых для участия в управлении конкретными движениями. Тем самым создаются осо- бые корковые функциональные системы, отражающие в своем составе специфику освоенного двигательного навыка (см. рис.32), а при циклической работе — темп движений («меченые ритмы» ЭЭГ). Проявление этих корковых функциональных систем в ЭЭГ усиливается у юных спортсменов по мере повышения возраста и спортивного мастерства, а их особенности проявляются не только во время работы, но и при ее мысленном выполнении (представлении движения), а также в предстартовом состоянии, демонстрируя степень освоения навыка и специфическую преднастройку мозга (табл. 31). Таблица 31 Динамика межцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий у одних и тех же юных спортсменов-фигуристов на протяжении 5-летней тренировки (показано среднее число высоких 0.7-1.0 корреляций потенциалов в ЭЭГ отдельного спортсмена в % от общего числа просчитанных корреляций) (по: Капустин В. С, 1984) Функциональное состояние I юн. разряд III разряд II разряд I разряд КМС П-12лет 13-14 лет 15-16 лет 17-18 лет 19-20 лет Исходный фон 9.3 9.2 10.0 8.2 11.0 Представление неспецифического элемента (бег) 12.2 12.2 12.8 13.7 18.9 Представление специфического элемента (перебежка) 9.6 10.1 13.8 17.4 23.3 Работа (имитация перебежки) 14.2 14.6 19.7 27.0 30.0 Работа под привычную музыку 15.3 19.1 23.3 29.9 32.6 В процессе адаптации к физическим нагрузкам совершенствуется регуляция кровеносных сосудов мозга. У подростков и юношей, адаптированных к значительным статическим напряжениям в процессе занятий тяжелой атлетикой, отмечается более стабильный и высокий кровоток в головном мозгу, чем у неподготовленных к такой работе сверстников. 443 Высокое нервно-психическое напряжение отрицательно сказывается на возможности сохранять устойчивую работоспособность. Например, более высокая эмоциональная и информационная нагрузка в индивидуальных уроках тактической направленности по сравнению с уроками технической направленности у юных фехтовальщиков прйводиткболее быстрому развитию утомления и значительно сокращает работу до отказа. Вместе с тем, чем выше квалификация юных спортсменов, тем большей способностью они обладают к произвольной мобилизации функциональных резервов для преодоления утомления, особенно в условиях работы с повышенной мотивацией. Они выполняют при этом значительно больший объем работы, чем нетренированные сверстники, но испытывают более глубокое утомление и нуждаются в более длительном отдыхе. Высокая способность к волевому преодолению развивающегося утомления у юных спортсменов обеспечивается более мощными рабочими доминантами в ЦНС, высокой возбудимостью симпатической нервной системы, наличием у них значительных гормональных резервов (например, величина суточной секреции адреналина и норадреналина во много раз превышает нормы нетренированных детей) и значительной продукцией нервными клетками стимулирующих нейропептидов. Уже в 12-14-летнем возрасте юные спортсмены четко дифференцируются по целому комплексу психофизиологических особенностей на два различныхтипа, которые совершенно необходимо учитывать при выборе генетически адекватного вида спорта, стиля соревновательной деятельности и амплуа спортсмена (атакующий или контратакующий в боксе, нападающий или защитник в футболе, нападающий или разыгрывающий в волейболе и т. п.). На самых начальных этапах спортивной тренировки следует также самым тщательным образом определить ведущую руку и ногу спортсмена для адекватного выбора вооруженной руки в фехтовании, теннисе, хоккее, правосторонней или левосторонней стойки в боксе, бьющей ноги в футболе, таеквондо, кикбоксинге и т. п. Неадекватный выбор приводит к замедлению и остановке роста спортивного мастерства, создает напряженность в организме, связанную с организацией компенсаторных реакций, и угрожает здоровью спортсмена. Физические упражнения оказывают положительное влияние на развитие сенсорных систем. Юные спортсмены отличаются точностью кинестетических ощущений, которые выше на наиболее тренируемых мышцах и суставах. При воспроизведении заданных углов сгибания в локтевом суставе (без визуального контроля) фехтовальщики делают в 3 раза меньше ошибок, а лыжники в 2.5 раза меньше ошибок при сгибании в коленном суставе, чем нетренированные 444 подростки. Юные баскетболисты практически точно воспроизводят с закрытыми глазами угол вращения в лучезапястном суставе. Диапазон точно воспроизводимых (без визуального контроля) заданных углов в плечевом и бедренном суставе гораздо более широк у высококвалифицированных юных спортсменов, специализирующихся в таеквондо, чем у нетренированных сверстников. Юные футболисты отличаются более обширным полем зрения. Совершенствование поисковой функции глаза позволяет юным борцам, боксерам, подросткам, специализирующимся в игровых видах спорта, мгновенно схватывать наиболее значимую информацию и быстро на нее реагировать. Высококвалифицированные юные фигуристы демонстрируют великолепную вестибулярную устойчивость, выполняя за 55-минутную тренировку до 500 вращений без каких-либо нарушений координации. Опускаясь на пол после вращений на установке «Вертикаль», они почти мгновенно могут принимать стабильную позу, а у нетренированных подростков это «время нерешительности» занимает несколько секунд. В среднем и старшем школьном возрасте особенно значительно спортивная тренировка влияет на развитие опорно-двигательного аппарата. В наиболее нагруженных костях скелета заметно увеличивается толщина и плотность костей, степень их минерализации. Мышечная масса и сила преимущественно нарастают в наиболее тренируемых мышцах, создавая специфику топографии мышечной силы, характерную для каждого вида спорта. В процессе многолетней спортивной тренировки в скелетных мышцах увеличивается объем быстрых гликолитических волокон типа П-б (анаэробных). Возможно также, что под влиянием скорстно-силовых физических упражнений многие волокна промежуточного типа (11-а, окислительные, аэробные) приобретают свойства волокон типа П-б (гликолитических). Показано, чтоу 12-летних спортсменов объем быстрых и мощных мышечных волокон всоставе скелетных мышц достоверно превышает этот показатель у незанимающихся подростков (59% против 51 %). Эти особенности коррелируют у юных спортсменов с большей (в 3 раза) концентрацией в крови гормона тестостерона в состоянии покоя (5.8 нМ/л против 1.8 нМ/л) и большей концентрацией лактата при анаэробной работе. Повышение мышечной силы часто сопровождается чрезмерным усилением тонуса напряжения без достаточной способности к расслаблению мышц. Такие соотношения снижают амплитуду движений, препятствуют росту работоспособности мышечного аппарата, приводят к быстрому утомлению мышц. У 13-14-летних футболистов в 4-х главой мышце бедра отмечали наибольшее увеличение амплитуды тонуса за счет более выраженного нарастания тонуса 445 напряжения, аулучшение показателей расслабления наступало лишь после 16 лет, при переходе в команду мастеров. Подобные изменения являются результатом усиленной изометрической тренировки силы без необходимого внимания к упражнениям на расслабление. Увеличение тощей массы тела сопровождается у юных спортсменов уменьшением содержания жира, особенно заметным у представителей зимних видов спорта (до 7-8 % от массы тела). Чем меньше у них процент жира в составе тела, тем выше физическая работоспособность. Систематические тренировки оказывают неоднозначное влияние на темпы роста и развития организма детей. У девочек-ретар-данток, занимающихся гимнастикой, многолетние тренировки усиливают отставание их биологического возраста от паспортного (меньше стандартных величин масса и длина тела, более позднее появление менархе и пр.). Лишь к 16- летнему возрасту они начинают догонять сверстниц. В противоположность этому у пловцов-акселератов увеличиваются темпы развития (нарастают проявления акселерации), они в 13-летнем возрасте на 2-3 года и более опережают сверстников по многим показателям. Многие юные баскетболи- стыв 13 лет достигают показателей 17-18 летних юношей, опережая однолеток на 4-5 лет. Перестройки соматических функций организма сопровождаются изменениями вегетативных показателей у юных спортсменов. Развитие массы сердечной мышцы и увеличение объема сердца повышают аэробные возможности организма. В системе дыхания под влиянием длительной тренировочных занятий повышается эффективность и экономичность дыхательной функции, увеличивается ЖЕЛ(на 123% против должных величин), что обеспечивает быстрый рост МПК. Снижается чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода (гипоксии) и избытку углекислого газа (гиперкапнии). Это позволяет существенно увеличить переносимость кислородного дол га и продлить задержку дыхания. При адаптации организма юных спортсменов к работе переменной мощности показатели сердечно-сосудистой и дыхательной системы становятся более подвижными, точнее следуют за текущими изменениями мощности нагрузки. Большое значение в адаптации к аэробной и смешанной аэробно-анаэробной работе имеет повышение кислородной емкости крови. Показано, что увеличение работоспособности юных бегунов на средние дистанции коррелирует с увеличением количества эритроцитов, гемоглобина и содержанием железа в крови. У 10-11 -летних пловцов отмечалось повышенное содержание эритроцитов в крови и достоверное повышение физической работоспособности на протяжении годичного тренировочного цикла (табл. 32). 446 Таблица 32 |