Статья на тему "Адаптации человеческого организма к физическим нагрузкам"

Адаптации человеческого организма к физическим нагрузкам

Адаптация, adaptation - процесс приспособления организма, популяции или другой биологической системы к условиям функционирования, которые изменяются.

В спорте понятие адаптации трактуется как изменение состояния функциональных систем организма с повышением внешних действий для достижения больше высокого уровня результатов. Процессы адаптации возникают при определенной интенсивности и длительность выполнения тренировочных упражнений. Следствием адаптации является реакция организма спортсмена на действие любой физической нагрузки.

Под физической нагрузкой в теории и практике спортивной тренировки понимают любую форму мышечной активности, которая включает одноразовое или повторное выполнение определенного типа физических упражнений, во время которых в организме возникают выраженные функциональные (физиологичные и биохимические) изменения, которые помогают росту тренированности.

Понятие "Физическая нагрузка" по своему содержанию более широкое понятие "физическое упражнение". Физическая нагрузка включает у себя комплекс упражнений, которые приводят к адаптационным изменениям в организме. Эти изменения вызывают определенные физиологичные и биохимические сдвиги в организме, следствием которых является повышение уровня тренированности.

Адаптационные изменения, которые проходят в организме повышают способность до выполнения специфических двигательных заданий. Характер и мера этих изменений зависит от интенсивности и длительности физических упражнений, методики тренировки и частоты тренировочных действий, а также от генетических предпосылок и уровня предыдущей активности человека.

Процесс адаптации специалистами по теории и практике спорта рассматривают из двух сторон - спортивной педагогики и биологических закономерностей.

В спортивной педагогике, в частности в теории спортивной тренировки, процесс адаптации рассматривается с учетом динамики прироста работоспособности спортсмена как интегрального показателя функциональных приспособлений организма. 

Педагогический подход к изменениям адаптации в спорте заключается, прежде всего, в обобщении результатов спортивной практики для усовершенствования методики тренировки на основе апробированных положений.

В то же время понятно, что лишь на основе биологических закономерностей функционирования организма в изменении условий действий физических нагрузок можно выяснить эффективные пути приспособления к этим нагрузкам, что позволит реализовать программу подготовки спортсменов для достижения определенных спортивных результатов.

Физиологичная адаптация, в общем виде, понимает как совокупность физиологичных реакций, которые лежат в основе приспособления организма к изменениям окружающих условий и направленных на сохранение относительного постоянства его внутренней среды - гомеостаза.

В зависимости от характера и времени приспособления реакций организма, выделяют срочную и долговременную адаптацию.

Срочная адаптация - это непосредственный ответ на одноразовые действия физической нагрузки. Реализуется она на основе ранее сформированных физиологичных и биохимических механизмов и сводится к изменениям энергетического объема и функций вегетативного его обслуживания.

Долговременная адаптация охватывает большой промежуток времени, развивается постепенно (на основе многократной реализации срочной адаптации) как результат грустит следов нагрузок, которые повторяются, связанных с возникновением в организме структурных и функциональных изменений.

Адаптация спортсмена к физическим нагрузкам осуществляется через приспособление разных систем организма к условиям специфической деятельности: сердечнососудистой, дыхательной, нервно-мышечной.

Физические нагрузки вызывают в организме изменения, проходит активная адаптация и перестройка разных органов и систем. Одну из главных ролей в приспособлении организма к мышечной деятельности играет сердечнососудистая система.

Физические нагрузки приводят к изменениям основных показателей функций сердечнососудистой системы.

Мышечная работа приводит к изменениям сердечной деятельности, которые осуществляются в два этапа. Первый из них - это период наработки, во время которого основные параметры кровообращения постепенно изменяются от величины спокойствия к величине, которая отвечает определенному уровню нагрузки. Длительность этого этапа небольшая (от 30 с до 2-2,5 мин). Он в свою очередь разделяется на периоды стартовой реакции и начальной стабилизации. 

Второй этап - стойкое состояние (steady state) характеризуется установленным режимом сердечной деятельности на определенном уровне нагрузки.

Реакция сердечнососудистой системы на физическую нагрузку определяется в основном такими показателями гемодинамики:

- частотой сердечных сокращений;

- ударным объемом сердца;

- артериальным давлением;

- минутным объемом сердца;

- сосудистым сопротивлением;

- региональным кровотоком.

Частота сердечных сокращений. Частота сердечных сокращений (ЧСС) зависит от многих факторов, включая возраст, пол, условия окружающей среды, функциональное состояние, положение тела. Она более высока в вертикальном положении сравнимо с горизонтальным. ЧСС уменьшается с возрастом, доступная суточным колебанием (биоритмам). Во время сна ЧСС уменьшается на 3-7 и больше ударов, после приема еды увеличивается, особенно если еда богата на белки, что связано с увеличением поступления крови к органам брюшной полости.

Температура окружающей среды также влияет на ЧСС, и увеличивается в линейной зависимости от нее.

При легкой физической нагрузке, ЧСС сначала значительно увеличивается, а потом постепенно снижается до уровня, который хранится в течение всего периода стабильной работы. По мере дальнейшего повышения нагрузки сердечные сокращения ускоряются более умеренно и постепенно они достигают максимальной величины - 170-200 уд/мин. Дальнейшее повышение нагрузки уже не сопровождается увеличением ЧСС.

ЧСС понижается с возрастом, так, если в возрасте 20 лет максимальная ЧСС - 200 уд/мин, то до 64 лет она снижается приблизительно до 160 уд/мин.

По рекомендации Всемирной организации здоровья допустимыми считаются нагрузки, во время которых частота сердечных сокращений достигает 170 уд×хв-1 и этот уровень используют для определения перенесения физических нагрузок и функционального состояния сердечнососудистой и дыхательной системы. [3]

Ударный объем сердца. Ударный объем сердца (УОС) при переходе от состояния спокойствия к нагрузке быстро увеличивается и достигает стабильного уровня во время интенсивной ритмичной работы длительностью 5-10 минут.

Установлено, что ударный объем сердца достигает максимальных величин во время умеренных нагрузок за частоты сердечных сокращений около 130 уд/мин. когда потребление кислорода складывает 40% аэробной производительности.

В течение длительных и нарастающих нагрузок ударный объем не увеличивается, даже немного уменьшается.

Минутный объем сердца. Минутный объем сердца (МОС) определяется ударным объемом сердца и частотой сердечных сокращений, зависит от положения тела человека, его пола, возраста, тренированности, условий внешней среды и многих других факторов.

Во время физических нагрузок средней интенсивности, сидя и стоя ХОС приблизительно на 2 л×хв-1 меньше, чем в процессе выполнения той же нагрузки, лежа. Объясняется это накоплением крови в сосудах нижних конечностей под действием силы притяжения.

При интенсивной нагрузке минутный объем сердца может расти в 6 раз сравнительно с состоянием спокойствия. Коэффициент утилизации кислорода увеличивается в 3 раза. В итоге доставка кислороду к тканям увеличивается приблизительно в 18 раз, что позволяет во время интенсивной нагрузки у тренированных людей достичь роста метаболизма в 15-20 раз сравнительно с уровнем основного обмена.

Артериальное давление. Как известно, с каждым сокращением сердце, поставляет артериальной системе кинетическую и потенциальную энергию. Кинетическая энергия проявляется в движении крови и его ускорении во время выталкивания крови из сердца, потенциальная - в увеличении АД с каждым сердечным сокращением. Во время систолы сердце выбрасывает кровь из желудочка в главные артерии. Эта дополнительная порция крови (систолический объем) растягивает эластичные стенки главных артерий и повышает давление в артериальной системе.

Максимальное давление крови в аорте (и больших артериях), которая достигается в процессе систолы желудочков, называется систолическим или максимальным давлением.

В течение диастолы желудочков (и первой части систолы - периода напряжения) кровь постепенно выходит из артерий и, соответственно, давление в них снижается. Минимальное давление крови в фазу диастолы желудочков, к которым она попадает, называется диастолическим или минимальным давлением.

Давление в артериях колеблется в течение сердечного цикла между систолическим и диастолическим. Обычно, в норме в состоянии спокойствия систолическое давление составляет 120 мм.рт.ст., диастолический - 80 мм.рт.ст.

Разница между систолическим и диастолическим давлением в артериях называется пульсовым давлением.

Начальный период повышения систолического артериального давления при ритмичной работе продолжается 1-2 минуты, после чего он усиливается на стабильном уровне, который зависит от интенсивности нагрузки. После окончания работы систолическое артериальное давление в течение 5-10 с уменьшается до низшего уровня, чем начальное, а потом растет к величине, которая превышает начальную. Диастолический артериальное давление остается без существенных изменений и только немного повышается во время тяжелой физической нагрузки, в результате чего значительно увеличивается пульсовое давление.

Сосудистое сопротивление. Под воздействием физических нагрузок, существенно изменяется сосудистое сопротивление. Увеличение мышечного сопротивления приводит к усилению кровотока через мышцы, которые сокращаются, благодаря чему местный кровоток увеличивается в 12-15 раз сравнительно с нормой.

Одним из важнейших факторов, которые способствуют усилению кровотока в процессе мышечной работы есть резкое уменьшение сопротивлению в сосудах мышц, что приводит к значительному снижению общего периферического сопротивления. Это снижение сопротивления начинается через 5-10с от начала сокращения мышц и достигает максимума через 1 минуту или потом более значительного срока.

Региональный кровоток. В условиях, когда увеличивается физическая нагрузка, существенно изменяется кровоток в органах и тканях. Мышцы, которые работают, требуют усиления обменных процессов и значительного увеличения доставки кислороду. Кроме того, увеличивается нагрузка на систему кровообращения в связи с повышением требований до регуляции температуры тела, поскольку дополнительное тепло, которое производится мышцами, которые сокращаются, должно быть отведено на поверхность тела. Увеличение минутного объема сердца само по себе не может обеспечить адекватное кровообращение при значительных физических нагрузках. Тому, обеспечение наиболее благоприятных условий для обменных процессов в условиях физической нагрузки требует перераспределения регионального кровотока. [4]

Кровоток значительно изменяется во время нагрузки сравнительно с состоянием спокойствия. В состоянии спокойствия кровоток в мышцах составляет около 4 мл/мин на 100 г мышечной ткани. В мышцах, которые интенсивно работают, кровоток растет в 15- 20 раз, к тому же количество функционирующих капилляров может увеличиваться в 50 раз. Кровоток увеличивается в начале нагрузки, а потом достигает стабильного уровня. Период адаптации зависит от интенсивности нагрузки и, обычно, длится от 1 до 3 минут. 

Исследование адаптации кислородно-транснортной системы

Уровень аэробной производительности тесно связан с адаптацией кислородно-транснортной системы к нагрузкам. Длительные адаптационные перестройки кислородно-транснортной системы носят как морфологический, так и функциональный характер и являются результатом систематического применения длительных физических нагрузок, которые требуют мобилизации разных звеньев функциональной системы, которая определяет уровень аэробной производительности.

Наиболее ярко адаптационные возможности кислородно-транснортной системы оказываются уже во время рассмотрения такого обобщенного показателя, как ЧСС. У спортсменов высокой квалификации ЧСС при предельной нагрузке может расти в 5-6 раз, в то же время у людей, которые не занимаются спортом, - лишь в 2,5-3 раза. При особенно напряженных кратковременных нагрузках отмечаются случаи, когда ЧСС может достигать 250 уд/мин и больше. Однако здесь важно отметить, что величины максимального систолического объема крови наблюдаются лишь в определенном диапазоне ЧСС. Нижним пределом этой зоны у нетренированного человека обычно является ЧСС 100-110 уд/мин, верхней- 170-180 уд/мин. У спортсменов высокой квалификации нижний предел может представлять 110-130 уд/мин, верхняя - 190-200 уд/мин. При превышении этих величин отмечается уменьшение систолического объема крови.

Специальная тренировка не только повышает максимальные величины ЧСС, но и приводит к выраженной брадикардии в состоянии спокойствия. ЧСС 40-50 уд/мин в состоянии спокойствия является обычной для квалифицированных спортсменов, которые специализируются в видах спорта, которые требуют проявления выносливости. У отдельных выдающихся бегунов на длинные дистанции, велосипедистов-шоссейников, лыжников часто регистрируются показатели ЧСС 30-40 уд/мин. Тренировка приводит к существенному уменьшению ЧСС при выполнении стандартных нагрузок, например 6-месячная тренировка аэробной направленности может привести к уменьшению ЧСС на 20-40 уд/мин при выполнении стандартных нагрузок разной интенсивности.

Особенная роль в адаптации сердца к физическим нагрузкам отводится приросту сократительной способности сердечной мышцы и, как следствие, к увеличению ударного объема. Это связано с тем, что увеличение сердечных выбросов значительно более экономично, если оно происходит не за счет повышения ЧСС, а за счет прироста ударного объема. Важным моментом адаптации миокарда под действием физических нагрузок является увеличение растягиваемости, прирост скорости и амплитуды сокращения да еще высший прирост скорости расслабления. Из этого выходит, что миокард тренированного человека может хранить необходимую диастолу и обеспечивать сокращение при частотах, недопустимых для нетренированного сердца.

Сердце хорошо тренированного человека выделяется высокой экономичностью работы. Снижение минутного объема, брадикардия на фоне умеренной гипокинезии приводит к тому, что общая работа сердца оказывается сниженной на 17%. Если учесть, что масса сердца у квалифицированных спортсменов обычно увеличена на 20-40%, то интенсивность функционирования структур миокарда в условиях физиологичного спокойствия оказывается уменьшенной на 40% и больше.

Наиболее рациональная адаптация сердца у мужчин отмечается при его объеме 900-1000 мл из ЧСС в состоянии спокойствия 55-60 уд/мин и МСК 4500-5000 мл-мин. Адаптация, которая выходит за пределы, связана с нарушением пропорций, которые обеспечивают наивысшую экономичность работы сердца, но способствует увеличению МСК, поскольку существует почти линейная зависимость между величиной здорового сердца и его функциональной способностью, которая проявляется в высоких показателях систолического объема и величинах МСК.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

-упражнения способствующие успешной адаптации, например задержка дыхания с выдохом под водой; 
-в день отдыха проводить небольшую нагрузку на организм;
-включать упражнения на растяжение, расслабление;
-проводить сеансы психорегуляции после обеда, в период отдыха, перед вечерней тренировкой̆;
-принимать разные виды физиотерапии.

Список использованной литературы

1. Виру А. А. (1982) Физиология энергетического обмена. В кн. Физиология мышечной деятельности / Под ред. Я. И. Коца. М.: Физкультура и спорт. С. 412–420.

2. Волков Н.И., Олейников В.И. (2011) Биоэнергетика спорта. М.: Советский спорт. 160 с.

3. Голлинк Ф., Германсен Л. (1982) Биохимическая адаптация к упражнениям: аэробный метаболизм // Наука и спорт. М.: Прогресс. С. 14– 59.

4. Дембо А.Г. (1988) Врачебный контроль в спорте. М.: Медицина. 288 с.

5. Зациорский В. М., Алешинский С. Ю., Якунин Н. А. (1982) Биохимические основы выносливости. М.: Физкультура и спорт. 208 с.1