Учебное пособие Физическая культура. Учебнометодический комплекс (для студентов экономических специальностей)
 Скачать 2.23 Mb.
|
|
Тема 2. Биологические основы физической культуры Человеческий организм устроен природой чрезвычайно сложно. Его развитие, само существование происходит под влиянием наследственности и изменяющейся окружающей внешней среды, оказывающей как полезное, так и вредное воздействие. Жизнедеятельность человеческого организма регулиру- ется автоматически, посредством приспособительных реакций (адаптация), обеспечивающих поддержание постоянства внут- ренней среды (гомеостаз)– температуры тела, состава крови, кровяного давления и др. Медико-биологические науки (анатомия, физиологи, ги- гиена и др.), на достижениях которых основывается физиче- ское воспитание, рассматривают человека как сложную само- регулирующуюся биологическую систему. Для понимания того, как физические упражнения, спортивная тренировка влияют на организм человека, его ра- ботоспособность, самочувствие, необходимо иметь представ- ление о строении человеческого тела, закономерностях дея- тельности отдельных органов и функциональных систем. Основной структурной единицей живого является клет- ка. Клетки вместе с межклеточным веществом формируют ткани – соединительную, нервную, мышечную, кровь (жидкая ткань) и др. Совокупность нескольких тканей составляет ор- ган. В состав органов входят различные ткани; одна из них об- разует большую часть органа и с ней обычно связана специ- фичность функции данного органа. Например, основную массу мышцы составляет мышечная ткань, от которой зависит свойство мышцы сокращаться. Организм человека- единство многочисленных органов – мышцы, кости, сердце, головной и спинной мозг, желудок и др. Физическая культура 54 В каждом органе имеются кровеносные сосуды, в большинстве органов, кроме того, – лимфатические сосуды; ко всем органам подходят и разветвляются в них нервы. Каждый орган имеет сложное строение и выполняет определенные функции. Сово- купность органов, выполняющих общую для них функцию, на- зывается функциональной системой. Например, костная система состоит из костей, соединенных между собой различными спо- собами и образующих скелет, выполняющий функцию опоры и движения, функцию защиты внутренних органов. Скелет вместе с мышцами образуют опорно-двигательный аппарат. Мышеч- ная система, являясь активной частью двигательного аппарата, обеспечивает функцию движения. Все системы органов связаны между собой. Регуляция деятельности органов, всех систем ор- ганизма и его взаимосвязь с внешней средой осуществляется нервной системой (головной и спинной мозг, нервы). Между организмом и окружающей средой происходят постоянно газообмен и обмен веществ. В настоящем разделе рассматриваются функции тех сис- тем организма, которые в первую очередь реагируют на фи- зические действия, упражнения и эта реакция наглядна для самого занимающегося. Это мышечная, костная, кровеносная, дыхательная, нервная системы. 2.1. Кровь и кровеносная система Кровь – жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной системе, обеспечивающая жизнедеятельность клеток, тканей организма. Состав и свойства крови у взрослого человека по- стоянны (но изменяются в период заболеваний). Постоянство состава крови поддерживается физико-химическими механиз- мами самой крови и регуляторными механизмами нервной системы. Кровь состоит из жидкой части – плазмы (55-60%) и взвешенных в ней клеточных элементов (40-45 %) – эритро- цитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Кровь человека имеет сла- бощелочную реакцию (7, 36 рН). Тема 2. Биологические основы физической культуры 55 Эритроциты – красные кровяные тельца, заполненные особым белком – гемоглобином, который и обуславливает красный цвет крови. Важнейшая функция эритроцитов со- стоит в том, что они являются переносчиками кислорода. Ки- слород участвует в процессах расщепления (окисление) орга- нических веществ в тканях, при этом выделяется энергия, за счет которой совершается работа всех органов. Когда кровь протекает через легкие, гемоглобин эритроцитов поглощает кислород; затем насыщенная кислородом (артериальная) кровь разносится по всему организму. В органах кислород от- деляется от гемоглобина и поступает в ткани. Гемоглобин участвует также и в переносе углекислоты из тканей в легкие, где она переходит из крови в воздух. Большая часть углеки- слоты переносится плазмой. Гемоглобин способен присоеди- нять и другие газы, например, угарный газ, если он находится в составе вдыхаемого воздуха. Часть гемоглобина, связанная с угарным газом не присоединяет кислород. Поэтому вдыхание воздуха, содержащего угарный газ (угарный газ содержится, например, в автомобильных выхлопах, сигаретном дыме), приводит к нарушению тканевого дыхания – происходит от- равление организма. Гемоглобин освобождается от угарного газа лишь при вдыхании свежего воздуха. В организме эритроцит живет 100-120 дней. Вырабатыва- ет эритроциты красный костный мозг. Лейкоциты – белые кровяные тельца выполняют защит- ную функцию: они обладают свойством фагоцитоза, т.е. за- хватывают и уничтожают болезнетворные микробы и ино- родные для организма белки. Тромбоциты (кровяные пластинки) – клеточные элементы, играющие важную роль в процессе свертывания крови. В нор- мальных условиях кровь, движущаяся по сосудам, не сверты- вается. Только при некоторых заболеваниях внутри сосудов образуются закупоривающие их сгустки крови – тромбы. Свертывание крови происходит обычно при повреждении те- ла и кровеносных сосудов. Плазма – межклеточное вещество крови. В состав плазмы входит 90% воды и 10% других веществ. Кроме клеточных Физическая культура 56 элементов, в плазме содержаться белки крови, различные пи- тательные вещества (аминокислоты, глюкоза и др.), гормоны, ферменты, углекислый газ и кислород, продукты обмена, удаленные из тканей. В плазме находятся антитела, обеспечивающие иммуни- тет организма. Количество крови составляет 7-8 % от веса тела (при весе тела 70 кг в организме содержится 5-6 литров крови). При этом 3,5-4 л обычно циркулирует в сосудистом русле и в по- лостях сердца, а 1,5-2 л депонировано в селезенке, печени и в других органах. Запасной объем крови включается в кровооб- ращение в случае необходимости (например, при мышечной работе) и рефлекторно направляется к работающему органу. Потеря более 1/3 количества крови опасна для жизни. Различают четыре группы крови (I, II, III, IV). Каждый человек должен знать свою группу крови. Кровь в организме выполняет многообразные функции: − транспортную – доставляет питательные вещества (жир- ные кислоты, аминокислоты и др.) к тканям всех органов и выводит от туда продукты распада (мочевая кислота, аммиак и др.). Питательные вещества поступают в кровь путем всасы- вания их в пищеварительной системе. Продукты распада, об- разовавшиеся в результате жизнедеятельности клеток, выво- дятся из крови через органы выделения; − дыхательную – доставляет к тканям всех органов кисло- род и выводит оттуда углекислоту. Поступление кислорода в кровь и выведение углекислоты из крови происходит через легкие; − регуляторную – разносит по всему организму различные вещества (гормоны и др.), которые усиливают или тормозят работу органов. Например, адреналин, выделяемый надпо- чечными железами, вызывает учащение и усиление сокраще- ний сердца, суживает просвет сосудов (кроме сосудов сердца и головного мозга), повышая этим артериальное давление; − защитную – препятствует действию проникающих в ор- ганизм вредных веществ, бактерий, инородных частиц; Тема 2. Биологические основы физической культуры 57 − теплообменную – обеспечивает относительно равномер- ное распределение тепла в организме. Проходя по органам c высоким уровнем обмена веществ (например, печени), кровь нагревается, одновременно, охлаждая их, затем, проходя по органам с невысоким уровнем обмена (например, коже), ох- лаждается, одновременно, согревая их. При регулярных занятиях физическими упражнениями или спортом: − повышается кислородная емкость крови, так как увеличи- вается количество эритроцитов и количество гемоглобина в них; − повышается сопротивляемость организма различным за- болеваниям, благодаря повышению активности лейкоцитов; − ускоряются процессы восстановления после значитель- ной потери крови. Говоря о функциях и составе крови, следует отметить, что под влиянием мышечной деятельности в крови происходят различные изменения. Эти изменения существенно зависят от длительности и интенсивности работы. Так, при интенсивной мышечной работе в крови нарастает содержание продуктов распада (например, молочной кислоты – промежуточного про- дукта распада углеводов), сдвигающее реакцию крови в кислую сторону. Напомним, что рН (кислотно-щелочной баланс) кро- ви равен 7,35-7,4, то есть ее среда имеет слабощелочную реак- цию и является оптимальной для организма. Любые отклоне- ния выше или ниже этого уровня в течение продолжительного периода могут привести к серьезным нарушениям нормально- го протекания физиологических процессов, в том числе, функ- ций мозга. В крови имеются буферные системы, которые игра- ют важную роль в поддержании кислотно-щелочного равнове- сия. Их действие направлено на нейтрализацию молочной и других кислот и восстановление pH крови. У тренированных людей эти механизмы хорошо развиты. Кровеносная система. Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов – трубок различного диаметра последовательно соединенных между собой и образующих замкнутые большой и малый круги кровообращения. Крове- Физическая культура 58 носная система содержит кровь. Кровь в организме находится в постоянном движении, которое совершается по кровенос- ным сосудам. Это движение называется кровообращением. Кровообращение обеспечивает беспрерывный приток пита- тельных веществ и кислорода во все органы и выведение из них продуктов обмена. Движение крови в сосудах происходит благодаря сокращениям сердца. Сердце – функциональный центр (насос) кровеносной системы. Сердце – полый мышечный орган, обильно снаб- женный кровеносными сосудами, совершающий ритмичные сокращения и расслабления, благодаря которым кровь непре- рывно циркулирует в организме. Стенка сердца состоит из трех оболочек. Средняя оболочка – миокард – самый толстый и мощный слой стенки сердца. Миокард построен из мышеч- ной ткани, которая выполняет сократительную функцию, обеспечивая ритмические изменения объема сердца. Сердце человека четырехкамерное. Непроницаемой продольной пе- регородкой оно делится на левую и правую половину. Правая половина перекачивает венозную кровь в малый круг крово- обращения, левая – артериальную кровь в большой. Каждая половина, в свою очередь, поперек разделена на две камеры: верхнюю – предсердие и нижнюю – желудочек. Эти 4 камеры (полости) попарно соединены перегородками, имеющие кла- паны. Клапаны между предсердиями и желудочками и клапа- ны у выхода крови в большой и малый круги кровообраще- ния обеспечивают движения крови в одном направлении – из предсердия в желудочки, из желудочков в артерии. Работа сердца состоит из ритмически повторяющихся сокращений и расслаблений предсердий и желудочков. Сокращение называ- ется – систолой, а расслабление – диастолой. Сердце работает автоматически, под контролем ЦНС, не прерываясь, на протяжении всей жизни человека (за исключе- нием кратчайшей паузы в сердечном цикле, имеющем 3 фа- зы). Вначале сокращаются предсердия (1 фаза), кровь при этом переходит из предсердий в желудочки, последние рас- слабляются. Затем сокращаются желудочки (2 фаза), во время Тема 2. Биологические основы физической культуры 59 которых кровь с силой выбрасывается в аорту и легочную ар- терию, предсердия расслабляются. После сокращения желу- дочков начинается их расслабление (3 фаза) предсердия в это время также расслаблены. Эта фаза сердечной деятельности на- зывается – общая пауза. Во время паузы в предсердия поступает кровь из венозных сосудов. На паузу приходится 0,2-0,3 с., если сердце бьется с частотой 70-80 ударов в минуту. Тело человека пронизано кровеносными сосудами, при- чем они нигде не кончаются, а переходят друг в друга и обра- зуют единую замкнутую систему. Кровеносные сосуды под- разделяются на артерии, артериолы, вены, венулы и капилля- ры. Артерии – сосуды, по которым кровь течет от сердца в органы. Артерии имеют сравнительно упругие и толстые стенки. В органах артерии делятся на более мелкие (артерио- лы), а затем на мельчайшие кровеносные сосуды – капилляры. Капилляры самые многочисленные и самые тонкие кровенос- ные сосуды. Капилляры соединяются между собой, образуя капиллярные сети. Различают артериальные и венозные части капилляра. Венозные части капилляра формируют капилляр- ные венулы, собирающиеся в вены. Обмен веществ между кровью и тканями осуществляется только через стенки капилляров. При движении крови по ка- пиллярам, через их стенки постоянно просачивается в меж- тканевое пространство часть кровяной плазмы, которая обра- зует межтканевую жидкость, окружающую все клетки тела. Из этой жидкости клетки поглощают питательные вещества и кислород и выделяют в нее углекислый газ и продукты распа- да, образовавшиеся в процессе обмена веществ. Кровь погло- щает эти вещества и, уже венозная, из капилляров переходит в мелкие вены (венулы), а затем – в более крупные и по венам достигает правого предсердия. Вены – сосуды, по которым кровь течет из органов к сердцу. Как было сказано выше, движение крови в сосудах обу- словлено работой сердца. Во время сокращения сердца кровь нагнетается в артерии, во время расслабления поступает в не- го из вен. Благодаря работе сердца создается постоянная раз- Физическая культура 60 ность давления крови в артериях и венах. Самое большое дав- ление в начале круга кровообращения, самое малое – в конце его. Эта разность давления в различных отделах сосудистой системы и является непосредственной причиной движения крови: от места большего давления кровь перемещается к мес- ту меньшего давления. Помимо работы сердца имеются дополнительные факто- ры, способствующие продвижению крови: наличие клапанов в венах, сокращение мышц, между которыми проходят кровенос- ные сосуды, присасывающее действие грудной клетки и др. Клапаны, имеющиеся во многих венах, обеспечивают движение крови в одном направлении. Особенно важным яв- ляется наличие клапанов в венах нижних конечностей. Этой же цели служит «мышечный насос»- механизм принудитель- ного продвижения крови под воздействием сокращения и рас- слабления скелетных мышц. Стенки вен тонкие и малоупру- гие, поэтому скелетные мышцы при своем сокращении легко сдавливают их и проталкивают находящуюся в сосудах кровь. Роль «мышечного насоса» ярко проявляется в явлении, назы- ваемым гравитационным шоком (см.гл.4.6.). Например, во время бега ритмичные сокращения и расслабления мышц ног способствуют продвижению массы крови по венам к сердцу. При внезапной остановке действие мышечного насоса пре- кращается, кровь под действием гравитации задерживается в крупных венозных сосудах ног. В результате, сердце получает и направляет в сосудистое русло недостаточное количество крови. Давление крови и кровоснабжение органов, в том чис- ле и головного мозга, резко понижаются, поэтому можем на- ступить обморочное состояние. Для профилактики гравита- ционного шока нагрузку следует снижать постепенно. Нарушение венозного оттока может возникнуть и при нахождении человека в длительном неподвижном положении (например, сидя или стоя). В данном случае, отсутствие дина- мической мышечной работы, сочетаемое со статическим на- пряжением отдельных мышечных групп, при котором сосуды стиснуты напряженными мышцами, вызывает застойные яв- ления в органах таза и ногах. Тема 2. Биологические основы физической культуры 61 Для сохранения здоровья и работоспособности при ма- лоподвижном образе жизни, при продолжительном непод- вижном положении (например, сидя – типичном для работ- ников умственного труда) в целях предупреждения застойных явлений необходимо активизировать кровообращение с по- мощью физических упражнений. Способствует движению крови в венах и присасывающее действие грудной клетки («дыхательный насос»). Присасы- вающее действие грудной клетки обусловлено тем, что во время вдоха давление в ней понижается. Этот фактор оказы- вает влияние на понижение давления и в сердце во время его расслабления, и в крупных венах, находящихся в грудной клетке. Следует помнить, что максимальные усилия, прояв- ляемые при задержке дыхания на вдохе (натуживание), на- пример, при занятиях с отягощениями, вызывает повышение давления внутри грудной клетки. Повышение внутри грудно- го давления на вдохе является фактором, затрудняющим кро- вообращение и снижающим приток крови к сердцу. В резуль- тате уменьшается объем крови, выбрасываемой в сосудистое русло, и ухудшается кровоснабжение всех органов. Длитель- ное или сильное натуживание резко ухудшает кровоснабже- ние головного мозга, что может привести к обмороку. Поэто- му при выполнении физических упражнений, особенно сило- вых, следует следить за дыханием (см. п. 2.3), выполнять упражнения на расслабление и строго дозировать нагрузку в соответствии с возможностями организма. Все кровеносные сосуды в теле человека составляют два круга кровообращения: большой и малый. Сеть сосудов большого круга кровообращения пронизы- вает ткани всех органов и частей тела человека. Под большим кругом кровообращения понимается путь крови из левого же- лудочка сердца по аорте – самому крупному артериальному сосуду и ее ветвям в органы и из органов по венозным сосудам в правое предсердие, а из него в правый желудочек. В боль- шом круге кровообращения кровь из артериальной превра- щается в венозную. Физическая культура 62 Сосудистая сеть малого круга проходит только через легкие. Малый круг кровообращения служит для обогащения кислородом венозной крови, оттекающей от органов, и удале- ния из нее углекислоты. Малый круг кровообращения – это путь крови из правого желудочка сердца по легочной артерии в легкие, где кровь отдает углекислый газ и насыщается ки- слородом, а оттуда по легочным венам в левое предсердие, а из него в левый желудочек, и цикл кровообращения повторя- ется. В малом круге кровообращения кровь из венозной пре- вращается в артериальную. В функциональном отношении сердце и кровеносные сосуды представляют единую систему – сердечно-сосудистую (кровеносную). Поэтому регуляция деятельности сосудов свя- зана с регуляцией деятельности сердца и осуществляется нервной системой. Во время физической нагрузки кровообращение пере- страивается в режим максимального удовлетворения потребно- стей работающих мышц. Например, в покое кровь совершает полный кругооборот за 21 – 22 с, при физической работе – за 8 с и менее, при этом объем циркулирующей крови может воз- растать до 40 л/мин. Также, в организме действует механизм перераспределения крови – расширение сосудов в работаю- щем органе и, следовательно, усиление в нем кровотока, и су- жение сосудов неработающих органов. В покое органа в нем функционирует лишь небольшое число капилляров, при ра- боте количество раскрывшихся капилляров увеличивается во много раз. Такие приспособительные реакции повышают снабжение тканей кислородом и питательными веществами и ускоряют вывод продуктов обмена. Кроме системы кровеносных сосудов, в организме чело- века имеется лимфатическая система. Лимфатическая система представляет собой добавочное (наряду с венозным руслом) звено оттока жидкости и растворенных в ней веществ от орга- нов и тканей. Лимфатическая система состоит из лимфатиче- ских сосудов и лимфатических узлов. Лимфатические капил- ляры имеются почти во всех органах, они являются началом лимфатической системы. Некоторые вещества межтканевой Тема 2. Биологические основы физической культуры 63 жидкости (крупные белки, бактерии, чужеродные частицы и др.) просачиваются в них, и вместе с тканевой жидкостью об- разуют лимфу. Лимфа движется в лимфатической системе только в одном направлении – от органов к сердцу. Из капил- ляров по лимфатическим сосудам лимфа возвращается в ве- нозную часть сосудистой системы. Таким образом, в организ- ме постоянно происходит, с одной стороны, образование лимфы, с другой – ее отток. В лимфатических узлах образуются лимфоциты (группа лейкоцитов). Лимфатические узлы, располагающиеся, как правило, группами по ходу лимфатических сосудов, выпол- няют защитную функцию, в них могут задерживаться болез- нетворные микробы (если они попадают в лимфатические со- суды). Лимфатическая система выполняет и другие функции в организме. Спортивный массаж проводится по ходу тока лимфы и по направлению к ближайшим лимфатическим узлам. Облас- ти расположения лимфатических узлов не массируется (на- пример, подмышечная, паховая и др.) Под влиянием массажа ток лимфы, как и крови, ускоряется. Это способствует, как бо- лее активному снабжению тканей различными питательными веществами, так и более быстрому выходу из организма про- дуктов обмена. Кровь, циркулирующая в сосудах, оказывает на их стен- ки определенное давление. В нормальных условиях кровяное давление постоянно. Величина кровяного давления зависит от нескольких факторов, основные из них: 1) сила, с которой кровь выбрасывается из сердца во время его сокращения; 2) упругое сопротивление стенок кровеносных сосудов, кото- рое приходится преодолевать крови во время своего движе- ния. Во время систолы желудочков кровяное давление более высокое, чем во время диастолы. Поэтому различают макси- мальное, или систолическое кровяное давление и минималь- ное, или диастолическое кровяное давление. Измеряют кро- вяное давление на плечевой артерии, поэтому его называют артериальным давлением (АД). Пульсовое давление – разница между максимальным и минимальным АД. Физическая культура 64 В норме у здорового человека в возрасте 18-40 лет в покое кровяное давление равно 120/70 мм. рт: 120 мм – систоличе- ское, 70 мм – диастолическое. Артериальное давление изменя- ется при эмоциональном возбуждении, при физической рабо- те, но изменение носит временный характер. При малопод- вижном образе жизни, напряженной умственной работе, сочетающейся с высокими нервно-эмоциональными нагруз- ками, курении ухудшается питание стенок сосудов (особенно артерий), теряется их эластичность, что может привести к стойкому повышению кровяного давления и в конечном итоге к заболеванию, называемому гипертонией (см. гл.4.3). Как известно, мозгу для жизнедеятельности необходимо значительно больше кислорода, чем другим органам. Поэтому качество сосудов для умственной деятельности особенно су- щественно. Физические нагрузки способствуют общему расшире- нию кровеносных сосудов, повышению эластичности их сте- нок, улучшению обмена веществ в них. Мышцы, окружающие сосуды, массируют их стенки. Кровеносные сосуды головного мозга, кожи, внутренних органов, не проходящие через мыш- цы, массируются за счет гидродинамической волны от учаще- ния пульса и за счет ускоренного тока крови. Наиболее благоприятное влияние на работу сердца и со- судов оказывают циклические упражнения, выполняемые в условиях чистого открытого воздуха с умеренной и большой интенсивностью (см.гл.6.4.), например, быстрая длительная ходьба, медленный продолжительный бег, плавание, пере- движение на лыжах и т.п. Упражнения для развития силы (см.гл.3.4.): статические упражнения со значительным напря- жением, упражнения, требующие проявления «взрывной си- лы», упражнения с применением предельных и околопре- дельных отягощений на занятиях оздоровительной направ- ленности следует применять с осторожностью. Студентам с сердечно-сосудистыми заболеваниями такие упражнения противопоказаны. Отрицательный эффект может возникнуть и в результа- те занятий с чрезмерным увеличением нагрузки. |