1.5. Влияние занятий физкультурой на системы организма.

Сердечно-сосудистая система.

Сердце нетренированного человека в состоянии покоя за одно сокращение (систолу) выталкивает в аорту 50-70 мл крови, в минуту при 70-80 сокращениях 3.5 -5 л. Систематическая физическая тренировка усиливает функцию сердца и доводит систолический объем до 90-110 мл в покое, а при очень больших физических нагрузках 150 и даже 200 мл. Частота сердечных сокращений при этом увеличивается до 200 и более, минутный объем соответственно до 25, а иногда и 40 л! Словом сердце спортсмена имеет десятикратный резерв мощности.

Частота сердечных сокращений у нетренированного взрослого человека в покое обычно составляет 72-84 в минуту, для сердца же тренированного спортсмена в покое характерна брадикардия, т.е. частота сокращений ниже 60 ударов в минуту (иногда до 36-38).

Такой режим работы более выгоден для сердца, так как увеличивается время отдыха (диастола), во время которого оно получает обогащенную кислородом артериальную кровь.

Основное же различие заключается в том, что при легкой нагрузке сердце нетренированного человека увеличивает количество сокращений, а сердце спортсмена повышает ударный выброс крови, т.е. работает экономичнее.

Конечно, десятикратное увеличение мощности сердца в экстремальных условиях не может не сказаться на функции сосудистой системы. Но у тренированного человека она также имеет больший запас прочности. При больших физических нагрузках максимальное давление у спортсменов и физически тренированных людей может превысить 200-250 мм рт. ст., а минимальное падает до 50 мм рт. ст.

При большой физической нагрузке возрастает, и объем циркулирующей в организме крови в среднем на 1-1,5 л, достигая в целом 5-6 л. пополнение поступает из кровяных депо -своеобразных резервных емкостей, находящихся главным образом в печени, селезенке и легких. Соответственно увеличивается количество циркулирующих эритроцитов, в результате чего возрастает способность крови транспортировать кислород.

Кровоток в работающих мышцах увеличивается в десятки раз, также многократно увеличивается число работающих капилляров. Интенсивность обмена веществ с использованием кислорода возрастает в десятки раз.

Приведенные цифры свидетельствуют о больших анатомических и функциональных резервах сердечно-сосудистой системы, раскрыть которые можно только при систематических тренировках.

Система дыхания.

Если сердце представляет собой насос, перекачивающий кровь и обеспечивающий ее доставку ко всем тканям, то легкие - главный орган дыхательной системы - насыщают эту кровь кислородом.

Физические нагрузки увеличивают число альвеол в легких, совершенствуя дыхательный аппарат и увеличивая его резервы. Установлено, что у спортсменов количество альвеол и альвеолярных ходов увеличено на 15-20 % по сравнению с таковыми у не занимающихся спортом. Это значительный анатомический и функциональный резерв.

Физические упражнения оказывают большое влияние на формирование аппарата дыхания. У спортсменов, например, жизненная емкость легких достигает 7 л. и более. Спортивные врачи сборных команд страны по баскетболу и лыжам зарегистрировали величины, равные 8.1 и 8.7 л.

Конечно, спортсмены - это люди, как правило, с изначально хорошими физическими данными, но физические нагрузки развивают любой организм.

При максимальных физических нагрузках частота дыхания может возрасти до 50-70 в минуту, а минутный объем дыхания до 100-150 л, т.е. в 10-15 раз превысить этот показатель, отмеченный в состоянии покоя.

Хорошо развитый дыхательный аппарат - надежная гарантия полноценной жизнедеятельности клеток. Ведь известно, что гибель клеток организма в конечном итоге связана с недостатком в них кислорода. И напротив, многочисленными исследованиями установлено, что чем больше способность организма усваивать кислород, тем выше физическая работоспособность человека. Тренированный аппарат внешнего дыхания (легкие, бронхи, дыхательные мышцы) - это первый этап на пути к улучшению здоровья.

При использовании регулярных физических нагрузок максимальное потребление кислорода, как отмечают спортивные физиологи, повышается в среднем на 20-30%.

У тренированного человека система внешнего дыхания в покое работает более экономно. Так, частота дыхания снижается до 8-10 в минуту, при этом несколько возрастает его глубина. Из одного и того же объема воздуха, пропущенного через легкие, извлекается большее количество кислорода.

Возникающая при мышечной активности потребность организма в кислороде «подключает» к решению энергетических задач незадействованные до этого резервы легочных альвеол. Это сопровождается усилением кровообращения во вступившей в работу ткани и повышением аэрации (насыщенность кислородом) легких. Считают, что этот механизм повышенной вентиляции легких укрепляет их. Кроме того, хорошо «проветриваемая» при физических усилиях легочная ткань менее подвержена заболеваниям, чем те ее участки, которые аэрированы слабее и потому хуже снабжаются кровью. Известно, что при поверхностном дыхании нижние доли легких в малой степени участвуют в газообмене. Именно в местах где легочная ткань обескровлена, чаще всего возникают воспалительные процессы. Напротив, повышенная аэрация целительно действует при лечении некоторых заболеваниях.

Врачи уже давно отметили, что спортсмены и оперные певцы не болеют туберкулезом легких, в основе этого факта, в обоих случаях, лежит повышенная аэрация легких.

При физических нагрузках возрастание легочной вентиляции связанно с усилением амплитуды движения диафрагмы. Этот факт благоприятно отражается и на состоянии других органов. Так, сокращаясь при вдохе диафрагма давит на печень и другие органы пищеварения способствуя оттоку из них венозной крови и поступлению ее в правые отделы сердца. При выдохе диафрагма поднимается, облегчая приток артериальной крови к органам брюшной полости и улучшая их питание и работу. Таким образом, диафрагма является как бы вспомогательным органом кровообращения для органов пищеварения.

Именно этот механизм - своеобразный мягкий массаж - имеют в виду специалисты лечебной физкультуры, рекомендуя некоторые упражнения дыхательной гимнастики для лечения органов пищеварения. Впрочем, индийские йоги с давних пор лечат заболевания желудка, печени и кишечника дыхательной гимнастикой, эмпирически установив целебное ее действие при многих недугах органов брюшной полости.

Опорно-двигательный аппарат.

Физические нагрузки при занятиях спортом оказывают благотворное влияние на все системы организма, в том числе и на мышцы.

Влияние занятий спортом на мышцы.

Мышцы - активная часть двигательного аппарата

В теле человека насчитывается около 600 мышц. Большинство из них парные и расположены симметрично по обеим сторонам тела человека. Мышцы составляют: у мужчин -42% веса тела, у женщин - 35%, у спортсменов - 45-52%.

По происхождению, строению и даже функции мышечная ткань неоднородна. Основным свойством мышечной ткани является способность к сокращению - напряжению составляющих ее элементов. Для обеспечения движения элементы мышечной ткани должны иметь вытянутую форму и фиксироваться на опорных образованиях (костях, хрящах, коже, волокнистой соединительной ткани и т.п.).

В различных видах спорта нагрузка на мышцы различна как по интенсивности, так и по объему, в ней могут преобладать статистические или динамические элементы. Она может быть связана с медленными или быстрыми движениями. В связи с этим и изменения, происходящие в мышцах, будут неодинаковы.

Как известно, спортивная тренировка увеличивает силу мышц, эластичность, характер проявления силы и другие их функциональные качества. Вместе с тем иногда, несмотря на регулярные тренировочные занятия, сила мышц начинает снижаться и спортсмен не может даже повторить свой прежний результат. Поэтому очень важно знать, какие изменения происходят в мышцах под влиянием физической нагрузки, какой двигательный режим спортсмену рекомендовать; должен ли спортсмен иметь полный покой (адинамию), перерыв в тренировочном процессе, или минимальный объем движений (гиподинамию), или, наконец, проводить тренировки с постепенным уменьшением нагрузки.

Изменения в строении мышц у спортсменов можно определить методом биопсии (взятия особым способом кусочков мышц) в процессе тренировки. Эксперименты показали, что нагрузки преимущественно статистического характера ведут к значительному увеличению объема и веса мышц. Увеличивается поверхность их прикрепления на костях, укорачивается мышечная часть и удлиняется сухожильная. Происходит перестройка в расположении мышечных волокон в сторону более перистого строения. Количество плотной соединительной ткани в мышцах между мышечными пунктами увеличивается, что создает дополнительную опору. Кроме того, соединительная ткань по своим физическим качествам значительно противостоит растягиванию, уменьшая мышечное напряжение. Усиливается трофический аппарат мышечного волокна: ядра, саркоплазма, митохондрии. Миофибриллы (сократительный аппарат) в мышечном волокне располагаются рыхло, длительное сокращение мышечных пучков затрудняет внутриорганное кровообращение, усиленно развивается капиллярная сеть, она становится узкопетлистой, с неодинаковым просветом.

При нагрузках преимущественно динамического характера вес и объем мышц также увеличиваются, но в меньшей степени. Происходит удлинение мышечной части и укорочение сухожильной. Мышечные волокна располагаются более параллельно, по типу веретенообразных. Количество миофибрилл увеличивается, а саркоплазмы становится меньше.

Чередование сокращений и расслаблений мышцы не нарушает кровообращения в ней, количество капилляров увеличивается, ход их остается более прямолинейным.

Количество нервных волокон в мышцах, выполняющих преимущественно динамическую функцию, в 4 - 5 раз больше, чем в мышцах выполняющих преимущественно статистическую функцию. Двигательные бляшки вытягиваются вдоль волокна, контакт их с мышцей увеличивается, что обеспечивает лучшее поступление нервных импульсов в мышцу.

При пониженной нагрузке мышцы становятся дряблыми, уменьшаются в объеме, капилляры их суживаются, в результате чего мышечные волокна истощаются, двигательные бляшки становятся меньших размеров. Длительная гиподинамия приводит к значительному снижению силы мышц.

При умеренных нагрузках мышцы увеличиваются в объеме, в них улучшается кровоснабжение, открываются резервные капилляры. По наблюдениям П.З. Гудзя, под влиянием систематической тренировки происходит рабочая гипертрофия мышц, которая является результатом утолщения мышечных волокон (гипертрофии), а также увеличения их количества (гиперплазии). Утолщение мышечных волокон сопровождается увеличением в них ядер, миофибрилл. Увеличение числа мышечных волокон происходит тремя путями: посредством расщепления гипертрофированных волокон на два - три и более тонких, вырастания новых мышечных волокон из мышечных почек, а также формирования мышечных волокон из клеток сателлитов, которые превращаются в миобласты, а затем в мышечные трубочки. Расщеплению мышечных волокон предшествует перестройка их моторной иннервации, в результате чего на гипертрофированных волокнах формируются одно - два дополнительных моторных нервных окончания. Благодаря этому после расщепления каждое новое мышечное волокно имеет собственную мышечную иннервацию. Кровоснабжение новых волокон осуществляется новообразующимися капиллярами, которые проникают в щели продольного деления. При явлениях хронического переутомления одновременно с возникновением новых мышечных волокон происходит распад и гибель уже имеющихся.

Важное практическое значение при перетренированности имеет двигательный режим. Установлено, что гиподинамия действует отрицательно на мышцы. При постепенном же уменьшении нагрузок нежелательных явлений в мышцах не возникает. Широкое применение метода динамометрии позволило установить силу отдельных групп мышц у спортсменов и составить как бы топографическую карту.

Так, в показателях силы мышц верхних конечностей (мышц - сгибателей и разгибателей предплечья, разгибателей плеча) явное преимущество имеют спортсмены, специализирующиеся в хоккее и ручном мяче, по сравнению с лыжниками - гонщиками, и велосипедистами. В силе мышц - сгибателей плеча заметно превосходство лыжников над гандболистами, хоккеистами и велосипедистами. Больших различий в силе мышц верхних конечностей между хоккеистами и гандболистами не наблюдается. Довольно четкие различия отмечаются в силе мышц - разгибателей, причем лучший показатель у хоккеистов (73кг), несколько хуже у гандболистов (69кг), лыжников (60кг) и велосипедистов (57кг). У не занимающихся спортом этот показатель составляет всего 48кг.

Показатели силы мышц нижних конечностей также различны у занимающихся различными видами спорта. Величина силы разгибателей голени больше у гандболистов (77кг) и хоккеистов (71кг), меньше у лыжников - гонщиков (64кг), еще меньше у велосипедистов (63кг). В силе мышц - разгибателей бедра большое преимущество у хоккеистов (177кг), тогда как у гандболистов, лыжников и велосипедистов существенных различий в силе этой группы мышц нет (139 - 142кг).

Особенно интересны различия в силе мышц - сгибателей стопы и разгибателей туловища, способствующих в первом случае отталкиванию, а во втором - удержанию позы. У хоккеистов показатели силы мышц - сгибателей стопы составляют 187кг, у велосипедистов -176кг, у гандболистов - 146кг. Сила мышц - разгибателей туловища у гандболистов равна 184кг, у хоккеистов - 177кг, а у велосипедистов - 149кг.

В момент нанесения удара в боксе особая нагрузка падает на мышцы сгибатели кисти и пальцев, активное напряжение которых обеспечивает жесткость звена. Во время боя большую нагрузку в области туловища несут мышцы - разгибатели позвоночного столба, при активном участии осуществляется нанесение различных видов ударов. В области нижних конечностей наиболее сильного развития у боксеров достигают сгибатели и разгибатели бедра, разгибатели голени и сгибатели стопы. В значительно меньшей степени развиты мышцы разгибатели предплечья и сгибатели плеч, сгибатели голени и разгибатели стопы. При этом при переходе от первой весовой группы к шестой увеличение силы наиболее сильных групп мышц происходит в большей степени, чем увеличение относительно «слабых», менее участвующих в движениях боксера, мышц.

Все эти особенности связаны с неодинаковым биохимическими условиями в работе двигательного аппарата и требованиями, предъявляемыми к нему в различных видах спорта. При тренировке начинающих спортсменов необходимо обращать особое внимание на развитие силы «ведущих» групп мышц.

Физкультура и костная система.

Физкультура помогает решить огромную проблему, свойственную людям пожилого возраста - остеопороз.

Костная система, как и все другие системы организма, реагирует на уровень физической активности: на повышение физической нагрузки (давление на кость) увеличением костной массы (для распределения нагрузки на большее количество костной ткани), на снижение - уменьшением костной массы.

Но для того, чтобы лучше выяснить, что собой представляет костная ткань. Ведь кости — это не только каркас обеспечивающий поддержку мышц и внутренних органов. Это живой орган, который как и другие органы развивается и меняется в течении всей жизни.

Костная ткань постоянно обновляется. Этот процесс называется ремоделированием и заключается в постепенном удалении старой костной ткани и замещении ее новою осуществляется он следующим образом: остеокласты, клетки, разрушающие кость, растворяя минералы, образуют небольшие полости на поверхности костей. Затем остеобласты клетки, образующие костную ткань, начинают заполнять эти полости новой костной тканью до полного восстановления костных поверхностей. Ремоделирование является естественным, постоянным процессом, происходящим в здоровом организме. Это природный способ замены устаревшей костной ткани на новую в детстве и юности кости наращивают плотность, достигая в результате пиковой костной массы. Пиковая костная масса - специфический термин обозначающий такое состояние, при котором кости достигают своей максимальной плотности.

Пиковая костная масса сохраняется несколько лет, а затем здоровый человек начинает ежегодно терять в среднем около 1% общей костной массы. У женщин эти потери значительно возрастают после менопаузы и составляют 2-3% ежегодно.

С возрастом новая костная ткань образуется все медленнее, а старая теряется все быстрее. В результате этого кости истончаются, становятся хрупкими. Если скорость истончения костной ткани превышает возрастные нормы, это и называют остеопорозом.

Увеличению пиковой костной массы и снижению потери костной массы с возрастом способствует физическая активность, особенно те ее виды, которые направлены на нормализацию веса тела: ходьба, бег, танцы, бадминтон, кегли, городки, баскетбол, волейбол, футбол и так называемые резистентные упражнения. Они представляют собой упражнения по перемещению предметов или веса собственного тела с использованием специальных тренажеров и гантелей, имеющихся в гимнастических залах и направленных помимо укрепления костей на развитие мышечной силы и выносливости. Дома тренажеры и спортивные снаряды могут быть с успехом заменены предметами домашнего обихода. Так, кувшины или бутылки с водой могут использоваться вместо гантелей.

В дополнение к их действию на костную массу резистентные упражнения улучшают координацию движений, снижая риск падений, и помогают увеличить и укрепить мышечную массу, которая обеспечивает дополнительную защиту в случае падения.

Под воздействием регулярных занятий перечисленными упражнениями с костями происходят важные изменения.

Исследования проводимые среди людей прикованных к постели, и космонавтов, находившихся в состоянии невесомости, показали, что люди быстро теряют костную массу в том случае если лишены возможности преодолевать собственный вес. С другой стороны исследование рук теннисистов показали, что костная ткань ведущей руки плотнее костной ткани другой, так как ведущая испытывает большие физические нагрузки.

По данным многочисленных исследований, проведенных в различных группах, включавших и женщин с остеопорозом, и людей из домов престарелых, физические упражнения не только предотвращают потери костной массы, но могут даже повышать ее плотность (при наличии достаточного количества кальция в пище). Остеопороз не является неизбежным следствием старения для тех, кто позаботится о своей физической активности. Но делать это надо в соответствии со своим возрастом и состоянием здоровья. В возрасте 20-40 лет целью занятий физической культурой является закладка фундамента для долгой и активной жизни. В этом возрасте обязательны прогулки, занятия различными видами спорта, подвижными играми.

В возрасте 40-60 лет цель - минимизация потерь костной массы, особенно, это касается женщин в постменопаузе достигается увеличением времени и расстояний прогулок, отказ от пользования лифтом, транспортом, интенсивность занятий спортом при отсутствии серьезных медицинских противопоказаний не снижается.

В возрасте более 60 лет цель снизить риск падений и возможность переломов, особенно это касается хрупких женщин. Необходимо подобрать программу физических упражнений сообразно возрасту и уровню натренированности, ходьба обязательна.

Больным остеопорозом, цель: снизить риск падений и возможность переломов, увеличить костную массу. Истонченные кости больных требуют ряда ограничений в программе физических упражнений. Понадобится консультация специалиста по физкультуре и физиотерапевта, но в любом случае показана ходьба по 30 минут 5-7 раз в неделю.

Омолаживающее действие занятий физической культурой.

Желая подчеркнуть благотворное влияние физкультуры на здоровье, ее почитатели часто восклицают: «Физкультура просто омолаживает!» Звучит это обычно как метафора, однако поклонники физкультуры и не подозревают, насколько они правы. Ведь ощущение вернув­шейся молодости во многом соответствует истинному положению дел.

Процесс омоложения прежде всего начинается в крови, в которой появляются молодые формы красных кровяных телец - ретикулоциты. Учетом их количества в спортивно-медицинской практике пользуются для определения степени нагрузки, тренированности спортсмена. Непрерывно обновляются и клеточные белки нашего организма: старые разрушаются, заменяясь новыми. Этот процесс протекает беспрерывно и достаточно быстро. В обычных условиях белковые структуры печени обновляются полностью за 14 дней. Физические упражнения ускоряют эти процессы. Молодые белковые структуры обладают большими функциональными и пластическими возможностями, в этом, видимо, и кроется секрет повы­шенной работоспособности, оздоровления и омоложения физически активного человека.

Согласно теории А. В. Нагорного и В. И. Никитина, с возрастом процессы самообновления клеточных белков замедляются, и именно этим объясняется старение ор­ганизма. При ускоренном обновлении клеточных белков старение тормозится и омоложение становится объективной действительностью.