reforef.ru 1

СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ

Спортивная физиология изучает физиологические основы адаптации к физическим нагрузкам и резервные возможности организма, функциональные изменения и состояния организма при спортивной деятельности, физическую работоспособность спортсмена и физиологические основы утомления и восстановления в спорте.

1. ЧАСТНАЯ СПОРТИВНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ


Частная спортивная физиология включает в себя физиологическую классификацию физических упражнений и развитие двигательных качеств и навыков, спортивную работоспособность в особых условиях внешней среды, физиологические особенности тренировки женщин и детей разного возраста, физиологические основы массовых форм оздоровительной физической культуры.

1. 1. Критерии классификации физических упражнений


Физические упражнения чрезвычайно многообразны. Для их классификации невозможно применить один единственный критерий. Различают следующие основные критерии.

1.Энергетические критерии - классифицирующие упражнения по преобладающим источникам энергии (аэробные и анаэробные) и по уровню энерготрат - единичные (ккал в 1 с) и суммарные (на выполненную работу).

2. Биомеханические - выделяющие по структуре движений упражнения циклические, ациклические и смешанные.

3. Критерии ведущего физического качества - упражнения силовые, скоростные, скоростно-силовые, на выносливость, координационные или сложно-технические.

4. Критерии предельного времени работы - подразделяющие упражнения по зонам относительной мощности.

Классификация по энергетическим критериям рассматривает подразделение спортивных упражнений по преобладающему источнику энергии: анаэробные алактатные (осуществляемые за счет энергии фосфагенной системы - АТФ и КрФ), анаэробные лактатные (за счет энергии гликолиза - распада углеводов с образованием молочной кислоты) и аэробные (за счет энергии окисления углеводов и жиров).

Общепринятой в настоящее время считается классификация физических упражнений, предложенная московским физиологом В. С. Фарфелем (1970), согласно которой все виды спорта принято группировать по особенностям выполняемых движений. Физиологическая характеристика движений в спорте построена на основе классификации, в которой учитываются: 1)особенности режима работы мышц; 2) структурность движения; 3) мощность выполняемой работы; 4) двигательные качества, развиваемые под влиянием работы.


Схема физиологической классификации упражнений в спорте (по В.С. Фарфелю, 1970, 1975). Все упражнения в спортивной деятельности разделены на позы и движения.

Позы: лежа, сидя, стоя, с опорой на руки.

Движения:

I. Стереотипные (стандартные) движения бывают:

1) качественного значения (с оценкой в баллах);

2) количественного значения (с оценкой в килограммах, метрах, секундах).

Циклические движения

делятся по зонам мощности на: 1) максимальную; 2) субмаксимальную; 3) большую; 4) умеренную.

Ациклические движения


делятся на: 1) собственно-силовые; 2) скоростно-силовые; 3) прицельные.

II. Ситуационные (нестандартные) движения, к ним относятся:

1) спортивные игры; 2) единоборства; 3) кроссы.
1. 2. Физиологическая характеристика спортивных поз

и статических нагрузок

Двигательная деятельность человека проявляется в поддержании позы и в выполнении двигательных актов.

Поза - это закрепление частей скелета в определенном положении. При этом обеспечивается поддержание заданного угла или необходимого напряжения мышц.

Основные позы, которые сопровождают спортивную деятельность, - это лежание (плавание, стрельба), сидение (гребля, авто-, вело- и мотоспорт, конный спорт и др.). В спортивной деятельности присутствуют так же позы стояние (тяжелая атлетика, борьба, бокс, фехтование и др.) с опорой на руки (висы, стойки, упоры). В положении лежа усилия мышц минимальны, сидя – требуются напряжения мышц туловища и шеи, а стоя - требуются значительные усилия мышц-разгибателей задней поверхности тела. Наиболее сложными являются позы с опорой на руки. В позах «вис» и «упор» координация менее сложная, 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 и положении вниз головой.


Правильная организация позы имеет большое значение для двигательной деятельности. Она обеспечивает опору работающим мышцам, выполняет фиксацию суставов в нужные моменты (например, при отталкивании ног от опоры при ходьбе), помогает преодолеть силу земного притяжения и противодействует падению.

Позы и движения, могут быть произвольными и непроизвольными. Произвольное управление позой осуществляется корой больших полушарий. 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, необходимую для подготовки предстоящего действия. При удобной позе работоспособность повышается, а при неудобной – снижается.

Работая в условиях неподвижной позы, человек выполняет статическую работу, его мышцы работают в изометрическом режиме (т.е. напрягаются не укорачиваясь).

В центральной нервной системе (в моторной области коры) при такой работе создается мощный очаг возбуждения - рабочая доминанта, оказывающая тормозящее влияние на другие нервные центры, в частности, на центры дыхания и сердечной деятельности. Статические напряжения весьма утомительны и не могут продолжаться длительное время. В двигательном аппарате при статической работе наблюдается непрерывная активность мышц, что делает ее более утомительной, чем динамическая работа с той же нагрузкой.

При статических напряжениях, не превышающих 7-8% от максимальных, кровоснабжение мышц обеспечивает необходимый кислородный запрос. При 20-процентных статических усилиях кровоток через мышцу уменьшается в 5-6 раз, а при усилиях более 30% от максимальной произвольной силы кровоток прекращается вовсе.

Изменения вегетативных функций демонстрируют так называемый феномен статических усилий (или феномен Линдгарда): 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 выражен у новичков, но по мере адаптации спортсменов к статической работе он проявляется гораздо меньше.


При значительных усилиях наблюдается явление натуживания, которое представляет собой выдох при закрытой голосовой щели, в результате чего туловище получает хорошую механическую опору, а сила скелетных мышц увеличивается.
1. 3. Физиологическая характеристика

циклических и ациклических движений

Стандартные или стереотипные движения характеризуются постоянством движений и их последовательностью. По структуре движений различают динамические циклические и ациклические движения. По предельной длительности работы динамические циклические движения подразделяются на 4 зоны относительной мощности - максимальную, субмаксимальную, большую и умеренную.

Работа максимальной мощности относится к динамической циклической работе длительностью 20-30с (например, легкоатлетический бег на 60, 100 и 200 м; плавание на 50 м; велогонка на 500 м). Работа совершается в условиях максимальной частоты движений, мыщцы выполняют в единицу времени доступную величину работы, затрачивая максимальное количество энергии в единицу времени. Расчетный (на 1 мин) кислородный запрос достигает 40 и более литров. Вследствие кратковременности работы и функциональной инертности вегетативных систем в рабочем периоде возникает «разрыв» между уровнем интенсивности функционирования двигательного аппарата и вегетативными системами. Работа протекает в анаэробных условиях, и после ее окончания обнаруживается повышение активности вегетативных систем. Если при пробегании 100 м за 12 секунд бегун успевает провентилировать всего 5-6 л, то в первые минуты восстановительного периода легочная вентиляция возрастает до 60 – 70 л /мин, а частота дыхания по сравнению с покоем увеличивается в 4 – 5 раз.

Потребление кислорода в первую секунду после бега на 100 м за 12 с достигало 2-3 л/мин, (это напоминает проявление феномена Линдгарда, когда сдвиги функций после работы выше рабочих изменений). Молочная кислота, накопившаяся во время бега, усиленно диффундирует в кровь, и через 1-2 минуты после финиша ее концентрация с 10-20 мг % (1-2 мМоль/л) в покое увеличивается до 80мг %, а на 5-6 минуте восстановления – до 100 мг % (10-12 мМоль/л) более. К концу дистанции частота сердечных сокращений возрастает до 160 уд/мин, а в первую минуту восстановления достигает до 180 и более уд/мин. Энерготраты будут незначительные. Удельный расход энергии достигает 4 - 6 ккал/с, а общий – до 80 ккал. Главные поставщики энергии – АТФ и КрФ, т.е. преобладает алактатный анаэробный процесс. Потребление кислорода во время работы не превышает 5-10% от кислородного запроса и кислородный долг составляет 90-95%. Восстановительный период по потреблению О2 равен 30-40 минут.


К основным механизмам утомления в зоне максимальной мощности следует отнести: исчерпание клеточных резервов макроэргов, уменьшение активности двигательных зон центральной нервной системы, обусловленных максимальной афферентной импульсацией от проприорецепторов мышц. Утомление также связано со снижением физиологической лабильности моторных центров и развитием торможения в них, происходящего вследствие мощной эфферентной импульсации к скелетным мышцам и снижения сократительной способности в них по причине анаэробного характера работы.

Временной интервал работы субмаксимальной мощности находится в пределах от 20-30 с до 3-5 минут. В этих временных рамках совершается легкоатлетический бег на дистанции 400, 800, 1000, 1500 м; плавание на 100, 200, 400 м; бег на коньках на 500, 1500 м; велогонки на 1000, 2000 м; гребля на 200, 500 м.

Длительность работы субмаксимальной мощности возрастает по сравнению с зоной максимальной мощности, а различия в средней скорости преодоления этих дистанций незначительные. Это обстоятельство объясняет причины большой напряженности функционирования многих систем организма во время работы. В физиологическом смысле это объясняется следующим:

а) работа выполняется на пределе работоспособности ЦНС и двигательного аппарата;

б) работа осуществляется на предельно доступной скорости врабатывания по показателям дыхательной и сердечно-сосудистой систем;

в) работа протекает в условиях значительных сдвигов во внутренней среде организма ввиду максимальной мобилизации гликолитического механизма энергообеспечения, накопления молочной кислоты, снижения рН крови.

Кислородный запрос может достигать 25 л/мин. Максимальное рабочее потребление О2 (до 5-5,5 л/мин) достигается в конце 3-5-минутного интервала времени и образуется кислородный долг до 19-25 л (придельных для человека величин), составляя 55-85% кислородного запроса. Это обусловливает деятельность кислородтранспортной и утилизирующей систем (систем дыхания, крови, кровообращения, утилизации кислорода) работать на максимально доступном уровне. К концу работы вентиляция легких достигает до 120-140 л/мин, а частота сердечных сокращений выходит на уровень 190-200 уд/мин.


Систолический объем крови у высокотренированных спортсменов увеличивается с 60-70 мл в покое до 150-210 мл на дистанции; при этом минутный объем крови достигает 30-40 л. Работа протекает в условиях близких к анаэробным. Концентрация молочной кислоты возрастает в 15-20 раз от уровня покоя, достигая 200-280 мг на 100 мл крови, в результате щелочные резервы снижаются на 40-60%, а рН крови - до 7,0. Удельный расход энергии высокий (в пределах 1,5 ккал/с), а общий расход достигает 450 ккал.

К основным механизмам утомления при работе субмаксимальной интенсивности можно отнести: лимит мощности тканевых буферных систем; угнетение деятельности центральных нервов вследствие интенсивной афферентной импульсации с проприорецепторов скелетных мышц; длительное и сильное возбуждение двигательных нервных центров; дефицит кислорода; накопление молочной кислоты и продуктов обмена; снижение сократительной способности мышц.

Циклическая динамическая работа большой мощности совершается во временных пределах от 3-5 до 30-40 минут. К этой работе относятся следующие дистанции: легкоатлетический бег от 3 до 10 км, плавание на 800, 1500 м, бег на коньках на 5-10 км, велогонки от 10 до 20 км.

Мышечная деятельность зоны большой мощности сопровождается большой интенсивностью двигательного аппарата в сочетании с предельно доступной функциональной активностью вегетативных систем организма на протяжении всего времени работы. О напряженности деятельности органов говорит рабочее потребление кислорода, достигающее 5-5,5 л/мин (т.е. максимальное потребление). Минутный кислородный запрос равен 6-7 л. Даже при предельном рабочем потреблении кислорода оказывается недостаточно для удовлетворения кислородного запроса. Такое устойчивое рабочее потребление кислорода носит название в физиологии спорта «ложное, или кажущееся, устойчивое состояние». ЧСС достигает предельных величин – 200 и более в 1 мин, ударный объем крови возрастает до 180-200 мл, а минутный объем крови увеличивается до 32-40 л/мин.


Минутный объем дыхания во время работы поддерживается на уровне 120-140 л/мин. Кислородный долг достигает 12-20 л и более, а относительный кислородный долг достигает 50-20% от кислородного запроса. Содержание молочной кислоты в крови достигает до 100-200 мг % и более, т.е. по сравнению с уровнем покоя возрастает в 10 и более раз, а это сопровождается снижением щелочных резервов крови на 40-50% и рН снижается при этом до 7,2-7,0. Многообразные и существенные изменения гомеостаза обуславливают возникновение по ходу работы своеобразных состояний, получивших название «мертвой точки» и «второго дыхания». Общий расход энергии в зоне большой мощности достигает 900 ккал, а удельный – 0,5 – 0,4 ккал/с. Восстановительные процессы длятся несколько часов. К факторам, лимитирующим работоспособность и вызывающим утомление при работе большой мощности можно отнести: предел функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы и всей системы транспорта кислорода, длительно действующую гипоксию, перенапряжение нейроэндокринной системы регуляции физиологических функций, угнетающее действие метаболических сдвигов во внутренней среде организма на ЦНС.

В зоне умеренной мощности совершаются такие виды мышечной деятельности спортивного характера, как марафонский бег, бег на сверхдлинные дистанции различной величины; сверхдлинные заплывы, лыжные гонки более чем на 10 км; велотуры и т.п., то есть спортивные упражнения циклического характера длительностью от 30-40 минут и более. Для работы в зоне умеренной мощности характерной особенностью является почти полное равновесие между кислородным запросом и рабочим потреблением кислорода в течение всего времени работы. Такое состояние по потреблению кислорода называется «истинным устойчивым состоянием». Величина кислородного долга не более 4-5 л, это не более 3-5% от суммарной величины кислородного запроса и это не является фактором, лимитирующим работоспособность. ЧСС на протяжении нескольких часов поддерживается на уровне 150-180 уд/мин, а при величине систолического объема в 120-150 мл МОК достигает 20-25 л и более.


Минутное потребление кислорода в этих условиях достигает до 3-4 л. Удельный расход энергии составляет около 0,3 ккал/с, а ее общий расход – до 10 000 ккал. Расход углеводов большой, содержание сахара в крови снижается со 100 мг % в покое до 40-50 мг % на финише марафонской дистанции. В качестве энергетического источника активно используются жиры. Восстановительный процесс продолжается не менее 2-3 суток до восстановления исходного уровня работоспособности.

К факторам, ограничивающим работоспособность, и вызывающим утомление при работе умеренной мощности, относят: ухудшение функциональной подвижности нервных центров; истощение функциональных резервов эндокринной системы; значительное снижение энергетических запасов; обильное потоотделение, сопровождающее потерей значительного количества хлоридов, и нарушением количественного соотношения ионов натрия, калия, кальция, что и отражается на состоянии скелетной мускулатуры (появлением судорог мышц), а также на состоянии ЦНС. Это доказывает целесообразность организовывать применение питательных смесей в процессе прохождения дистанции. В условиях повышенной температуры и влажности воздуха во время такой работы происходит нарушение процессов терморегуляции вплоть до тепловых ударов (гипертермия до 39-400 С), потеря способности ориентироваться в пространстве.

1. 4. Физиологическая характеристика

нестандартных движений

К нестандартным или ситуационным движениям относят спортивные игры (баскетбол, волейбол, теннис, футбол, хоккей и др.) и единоборства (бокс, борьба, фехтование). К этой же группе причисляют кроссы из-за большой сложности профиля современных трасс.

Для этих движений характерны:

1) переменная мощность работы (от максимальной до умеренной или полной остановки спортсмена), связанная с постоянными изменениями структуры двигательных действий и направления движений;

2) изменчивость ситуации, сочетаемая с дефицитом времени. Нестандартные упражнения характеризуются ациклической или смешанной (циклической и ациклической) структурой движений, с преобладанием динамической скоростно-силовой работы.


В отношении ЦНС предъявляются высокие требования к «творческой» функции мозга из-за отсутствия стандартных программ двигательной деятельности. Особое значение имеют процессы восприятия, и переработки информации в крайне ограниченные интервалы времени, что требует повышенного уровня пропускной способности мозга. Спортсмену необходима не только оценка текущей ситуации, но и предвидение возможных ее будущих изменений, т. е. развитая способность к экстраполяции. При выполнении ударных действий и бросков (мяча, шайбы) основная рабочая фаза движений занимает десятые и сотые доли секунды. Это исключает внесение сенсорных коррекций в текущий двигательный акт и, следовательно, все движения должны быть заранее и очень точно запрограммированы. Все эти условия ситуационной деятельности требуют высокой возбудимости и лабильности нервных центров, силы и подвижности нервных процессов. Среди спортсменов таких типов ВНД как холерик и сангвиник увеличивается помехоустойчивость к значительной нервно-эмоциональной напряженности. У них специфические черты умственной работоспособности - развитое оперативное мышление, большой объем и концентрация внимания, а в командных играх — и распределение внимания, способность к правильному принятию решений и быстрой мобилизации из памяти тактических комбинаций, двигательных навыков и умений для эффективного решения тактических задач.

Роль сенсорных систем исключительно велика, особенно дистантных - зрительной и слуховой. В ситуационной деятельности имеют значение как центральное зрение (при бросках мяча в кольцо, нанесении ударов в боксе, фехтовании и т. п.), так и периферическое (для ориентировки на поле, ринге). Для четкого восприятия действий игроков, соперников и летящего мяча, шайбы, особенно при больших скоростях, спортсмену необходимы хорошая острота и глубина зрения, идеальный мышечный баланс глаз, а в командных играх - большие размеры поля зрения. Для ориентации в пространстве и во времени определенное значение имеет слуховая и сенсорная система. Резкие изменения направления и формы движений, повороты, падения, броски вызывают сильное раздражение вестибулярной сенсорной системы. Занятия ситуационными видами спорта вызывают повышение проприоцептивной чувствительности в суставах, которые имеют определенное значение к данному виду спорта (например, у баскетболистов - в лучезапястном суставе, у футболистов - в голеностопном суставе).


Энерготраты в ситуационных упражнениях ниже, чем в циклических упражнениях. Соотношения аэробных и анаэробных процессов энергообразования заметно различается: в волейболе, например, преобладают аэробные нагрузки, в футболе - аэробно-анаэробные, в хоккее с шайбой - анаэробные. Переменная мощность физических нагрузок позволяет удовлетворять кислородный запрос во время работы и снижает величину кислородного долга.

Основной характеристикой вегетативных функций в ситуационных движениях является не достигнутый во время нагрузки рабочий уровень, а степень его соответствия мощности работы в данный момент. ЧСС, постоянно изменяясь, колеблется, в диапазоне от 130 до 180-190 уд∙мин, частота дыхания—от 40 до 60 вдохов в 1 мин. Величины ударного и минутного объема крови, глубины и минутного объема дыхания, МПК при работе скромнее, чем у спортсменов в циклических видах спорта.

Ведущими системами являются ЦНС, сенсорные системы, двигательный аппарат.

Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите основные критерии, по которым классифицируют физические упражнения.

2. Что положено в основу классификации физических упражнений, предложенной В.С. Фарфелем ?

3. Назовите основные позы, сопровождающие спортивную деятельность, и что обеспечивает правильная организация позы в спорте?

4. Какие изменения в организме происходят у спортсменов новичков при статических усилиях (феномене Линдгарда)?

5. Какие физические упражнения соответствуют работе максимальной мощности, какова их продолжительность?

6. Охарактеризуйте вегетативные изменения при работе максимальной интенсивности.

7. Назовите механизмы энергообеспечения работы в зоне максимальной мощности.

8. Перечислите ведущие физиологические системы организма, обеспечивающие работу в зоне максимальной мощности.

9.Каких значений достигает ЧСС при выполнении работы в зоне максимальной мощности?


10. Какова продолжительность восстановительного периода после выполнения работы в зоне максимальной мощности?

11. Каких величин достигает артериальное давление у испытуемых после окончания работы в зоне максимальной мощности?

12. Какова продолжительность восстановительного периода по артериальному давлению у спортсменов и от чего она зависит?

13. Каких величин достигает частота дыхания у испытуемых в покое, во время работы и в восстановительный период?

14. Как изменяется МОД во время работы и в восстановительном периоде при выполнении работы в зоне максимальной мощности?

15.Какова продолжительность работы в зоне субмаксимальной мощности?

16. Назовите упражнения соответствующие работе субмаксимальной мощности.

17. Какие вегетативные изменения происходят в организме при работе субмаксимальной мощности?

18.Перечислите механизмы энергообеспечения работы в зоне субмаксимальной мощности.

19. Назовите ведущие физиологические системы организма, обеспечивающие работу в зоне субмаксимальной мощности.

20. Какие основные причины вызывают утомление в зоне субмаксимальной мощности?

21.Назовите физические упражнения, соответствующие работе большой мощности и их продолжительность.

22. Какие вегетативные изменения происходят при работе большой интенсивности?

23. Перечислите механизмы энергообеспечения при работе большой интенсивности.

24. Какие системы организма выполняют ведущее значение в зоне большой мощности?

25. Какие параметры характеризуют работу умеренной мощности?

26.Назовите параметры физических упражнений, соответствующие работе умеренной мощности. Какова их продолжительность?

27. Дайте характеристику вегетативных изменений в организме, происходящих в ходе выполнения работы умеренной мощности.

28. Какие механизмы энергообеспечения необходимы для реализации работы умеренной мощности?

29.Дайте физиологическую характеристику нестандартным движениям в спортивной деятельности.

30. Расскажите о значении сенсорных систем в спортивной ситуационной деятельности.