Адаптація функціональних систем організму спортсменів

МОРФОЛОГІЧНА, МЕТАБОЛІЧНА ТА ФУНКЦІОНАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА М’ЯЗОВИХ ВОЛОКОН

Таблиця 3.

ДОДАТОК

Характеристика	Тип волокон
ПС	ШСа	ШСб
Включення в роботу	Малої інтенсивності, на витривалість	Великої інтенсивності, короткочасну
К-ть волокон на мотонейроні	10-180	300-800	300-800
Поріг збудження мотонейронів	Низький	Високий	Високий
Розміри рухового нейрону	Малі	Великі	Великі
Розміри та к-ть міофібріл	Малі	Великі	Великі
Капілярна сітка	Велика	Середня	Мала
Наявність митохондрій	Багато	Багато	Мало
Запаси міоглобіну	Великі	Середні	Малі
Запаси глікогену	Великі	Великі	Великі
Активність ферментів: - АТФ-ази міозина	Низька	Висока	Висока
- митохондрій	Висока	Висока	Низька
- гліколіза	Низька	Висока	Висока
Швидкість скорочення	Мала (110мс)	Велика (50мс)	Велика (50мс)
Розвиток сили	Низький	Високий	Помірний
Втомлюємість	Слабка	Сильна	Сильна
Витривалість	Висока	Низька	Низька
Здатність накопичувати кисневий борг	Практично відсутня	Висока	Висока
Вміст різних типів волокон в м’язах нижніх кінцівок людини, % нетренованої
марафонця
спринтера

Якщо простежити за діяльністю кожної з функціональних систем організму, то можна помітити, що під час виконання фізичної роботи вони зазнають багатьох закономірних змін, причому ці зміни мають адаптивний характер.

Адаптація організму під час м'язової роботи в першу чергу спрямована на забезпечення відповідної сталості внутрішнього середовища - гомеостазу.

Функції нашого організму протікають нормально тільки при постійній температурі тіла. При фізичній роботі температура тіла підвищується тим більше, чим інтенсивніша і триваліша робота. При легкій роботі, наприклад при ходьбі середньої інтенсивності, вона підвищується на 0,5-0,6° С, тоді як після тривалого і інтенсивного бігу - до 39-40° С.

Систематичні заняття спортом підвищують адаптацію організму до перегрівання. Фізичні вправи тренують однаковою мірою як механізм хімічної, так і фізичної теплорегуляції. У тренованих людей при фізичних навантаженнях значно краще, ніж у нетренованих, поліпшується тепловіддача через шкіру завдяки більшому розкриванню капілярів. До шкіри збільшується приплив теплої крові, температура її підвищується, а тому посилюються такі способи тепловіддачі, як випромінювання, проведення і випаровування.

Яскравим прикладом адаптації теплорегуляційних механізмів до фізичного навантаження є те, що при напруженій м'язовій діяльності різко підвищується віддача тепла шляхом випаровування і зменшується виведення води через нирки. Біологічна цінність цього механізму регуляції видільних процесів характеризується збільшенням припливу крові до працюючих м'язів і шкіри, а також до нирок, оскільки функція їх певний час може замінятися роботою потових залоз.

Клітини організму нормально функціонують лише при відносно постійному осмотичному тиску, який визначається постійним вмістом в них електролітів і води. При напруженій і тривалій фізичній роботі, особливо при високих температурах повітря, організм людини за 1 год. може втрачати більше 1 л поту, а з ним вимивається до 3-5 г солей. Тривале і значне потовиділення призводить до порушення водно-сольової рівноваги. В цих умовах м'язову роботу без зниження її інтенсивності може продовжувати лише той організм, який добре адаптований до різкого підвищення осмотичного тиску.

Інтенсивна м'язова робота призводить до підвищення концентрації водневих іонів, оскільки під час її виконання в кров надходять кислі продукти (наприклад молочна кислота) і зміщують реакцію крові в кислу сторону. Під впливом систематичних тренувань в організмі посилюються функції буферних систем, які перешкоджають зрушенням активної реакції крові в кислу сторону. Буферні системи створюють лужний резерв, який у адаптованих людей до м'язової роботи вищий на 10-15%, ніж у тих, які не займаються напруженою фізичною роботою. Завдяки цьому люди, які мають великий лужний резерв (до 80 мл), можуть виконувати фізичну роботу навіть тоді, коли в крові накопичується до 300 мг молочної кислоти на кожні 100 мл. В результаті цього рН крові зміщується в кислу сторону і може дорівнювати 6,9 проти 7,35-7,47 у стані спокою. Звичайно, виконувати фізичну роботу без помітного зменшення її інтенсивності при такому ацидозі крові може лише та людина, тканини якої добре пристосовані до нестачі кисню і низького значення рН. Така адаптація тканин до м'язової роботи є одним з головних факторів, що забезпечують високу анаеробну продуктивність.

Говорячи про адаптивний характер змін в крові під час м'язової роботи, слід відзначити і те, що клітини нашого організму, особливо нервові, дуже чутливі до зміни рівня глюкози. Під час напруженої тривалої роботи (тривалий біг) запаси глюкози в організмі швидко зменшуються, оскільки вона безперервно використовується всіма тканинами організму. При її окисленні звільняється енергія, необхідна для роботи м'язів і внутрішніх органів. У людей, які добре треновані для такої роботи, концентрація глюкози в крові може зменшуватись до 50 мг% і навіть нижче. Не адаптована людина мусить припинити її при зниженні рівня глюкози до 60 мг%.

Одним з проявів адаптації організму до м'язової діяльності є підвищення захисних функцій крові. Під час напруженої і тривалої роботи виникає міогенний лейкоцитоз. Кількість лейкоцитів, порівнюючи із станом спокою, може зростати в 6-8 разів. При м'язовій діяльності збільшується також і число тромбоцитів, які, як відомо, беруть участь у зсіданні крові. Відомо, що навіть при бігу на короткі дистанції (100 і 200 м) швидкість зсідання крові підвищується на 20-30%. Описані вище реакції організму на м'язову роботу мають адаптивний характер, вони біологічно доцільні, тому що будь-яка м'язова робота якоюсь мірою пов'язана з можливістю кровотеч і занесенням інфекції через рани.

Під час м'язової роботи змін адаптивного характеру зазнають і інші системи організму. Зміна частоти серцевих скорочень є одним із фізіологічних механізмів, що забезпечує адаптацію кровообігу до м'язової роботи. У людей, які систематично отримують фізичне навантаження, ЧСС як в стані спокою, так і при легкій роботі значно нижча, ніж у тих, хто займається лише розумовою діяльністю. Це свідчить про те, що організм перших більш пристосований до фізичної роботи і виконує її при більш економній роботі серця.

При важкій фізичній роботі адаптація серця проходить в основному за рахунок повнішого випорожнення шлуночків, тобто за рахунок використання резервного об'єму крові, який у людей тренованих до м'язової роботи значно більший, ніж у нетренованих. Фізіологічний механізм такої адаптації серця до роботи перш за все зумовлений підвищенням збудливості провідної системи серця, внаслідок чого прискорюються частота серцевих скорочень і їхня сила. Завдяки цьому і проходить більш повне вигнання крові з серця.

Збільшення хвилинного об'єму крові при виконанні фізичної роботи є одним із адаптивних пристосувань організму. При легкій роботі зростання хвилинного об'єму крові проходить переважно за рахунок збільшення систолічного об'єму крові, тоді як важка робота супроводжується збільшенням хвилинного об'єму крові при частіших скороченнях серця. Адаптивний характер змін серцево-судинної роботи залежить також і від виду роботи. При динамічній роботі хвилинний об'єм крові збільшується, тоді як при статичній він змінюється мало або навіть зменшується. При легкій роботі адаптація серцево-судинної системи до м'язового навантаження проходить переважно за рахунок перерозподілу крові без збільшення загального об'єму циркулюючої в організмі крові. Суть цього фізіологічного механізму полягає в тому, що значна частина крові притікає до працюючих м'язів і органів (серця, легень, мозку та ін.), тоді як кровообіг у менш активно працюючих органах (кишках, шлунку, нирках та ін.) зменшується. Це досягається зміною вазомоторних реакцій: кровоносні судини в працюючих м'язах значно розширюються, а в малоактивних органах звужуються. Приплив крові до працюючих м'язів при дуже важкій роботі може збільшуватись на 88%, тоді як в стані спокою він складає лише 20% від загального хвилинного об'єму крові.

Ступінь і спрямованість перерозподіляючих реакцій, що виникають при м'язовій роботі, в першу чергу зумовлюються функціональним станом великих артерій. Як показали дослідження В.В.Васильєвої, пружність (тонус) стінок артеріальних судин наростає більше в непрацюючих кінцівках, ніж у працюючих. В зв'язку з цим приплив крові до непрацюючих кінцівок набагато менший, ніж до працюючих. Про стан перерозподілу крові в організмі судять за зміною швидкості розповсюдження пульсової хвилі в судинах.

Одним із пристосувань організму до м'язової роботи є зміна загального периферійного опору судин кровотоку. При м'язовій діяльності він знижується і тим більше, чим більш тренована до роботи людина. Звичайно, при меншому загальному периферійному опорові до тканин припливає більше крові, в них посилюються обмінні процеси, а це призводить до підвищення працездатності організму. Характерно, що у людей, які добре адаптовані до фізичної роботи, відновлення загального периферійного опору проходить набагато повільніше, ніж у нетренованих. Це забезпечує відносно кращі умови для діяльності їхнього серця і кровопостачання тканин.

М'язова діяльність збільшує роботу дихального апарату у відповідності до підвищення газообміну. Під час роботи значно зростає легенева вентиляція. Причому вона може збільшуватись як за рахунок збільшення частоти дихання, так і за рахунок поглиблення дихальних рухів. Чим більша у людини життєва ємність легень, тим дихальні рухи у неї будуть глибшими. Численні експериментальні дослідження показали, що більш працездатні ті люди, у яких показники життєвої ємності вищі. У них під час роботи збільшується легенева вентиляція за рахунок поглиблення дихання, а не за рахунок збільшення його частоти. Це, звичайно, доцільніше для організму, оскільки знижуються енерговитрати на роботу дихальних м'язів і, крім того, при поглибленні дихання повітря, що залишається в "мертвому просторі" дихальних шляхів, після кожного вдиху складає відносно меншу частину всього вентильованого повітря. А тому кількість повітря, що бере безпосередню участь у газообміні при такому диханні, стає дещо вищою.

Останніми роками вчені довели, що всі тривалі пристосувальні реакції організму (тренованість, загартування, адаптація до складу їжі, імунітет і навіть пам'ять) мають у своїй основі той же процес - збільшення кількості або зміну якості білків, що утворюють структури організму і виконують ферментативну функцію. Наприклад, тривале примусове тренування щурів у бігу призвело не лише до гіпертрофії м'язів кінцівок, а й до збільшення в них концентрації білка міоглобіну (на 80%), який відповідає за утворення резервів кисню і транспортування його до мітохондрій. Причому активація генетичного апарату клітин організму під впливом фізичної роботи та інших факторів, що тривалий час діють на організм, настає вже в перші години після підвищення їхньої фізіологічної функції. Спочатку проявляються вони у збільшенні синтезу РНК і білка, а пізніше - ДНК. При цьому, як правило, настає фізіологічна гіпертрофія робочих органів.

Таким чином, м'язова робота підвищує надійність біологічної системи. Під надійністю біологічної системи розуміють такий рівень регулювання функцій, коли забезпечується оптимальна діяльність організму і його окремих органів. Надійність біологічної системи людини визначається резервами кожного органу. Чим більші резерви її, тим вища надійність біологічної системи. Так, наприклад, у людей, які мають вищий рівень максимального споживання кисню (МСК), витрати його при дозованій роботі значно менші, ніж у тих, хто має нижчі величини цього показника. Крім того, існує тісний кореляційний зв'язок між рівнем МСК і тривалістю виконання напруженої роботи. Люди, які мають вищі показники МСК, як правило, мають і вищу аеробну працездатність. Однак у дитячому віці надійність біологічної системи, а також і адаптація організму до м'язової роботи ще не досягають високого рівня. Цей період характеризується інтенсивним вдосконаленням всіх механізмів адаптації.

У дітей шкільного віку спостерігаються деякі відмінності в протіканні таких фізіологічних явищ, як міогенний лейкоцитоз і еритроцитоз. А при важкій і тривалій фізичній роботі у підлітків і юнаків значно більше, ніж у дорослих, розпадається лейкоцитів і еритроцитів, що знижує адаптивні можливості крові. Про те, що у дітей при виконанні одних і тих же фізичних навантажень адаптивні механізми крові напружуються більше, ніж у дорослих, свідчить поява другої фази міогенного лейкоцитозу. У дорослих при цій роботі з'являється лише перша фаза. Встановлено, що у дітей як міогенний лейкоцитоз, так і тромбоцитоз при важкій і тривалій роботі настають значно раніше, ніж у дорослих. Все це свідчить про значно нижчі адаптивні можливості функції крові дітей при виконанні фізичної роботи, ніж у дорослих.

У дітей спостерігається відмінність і в адаптації їх серцево-судинної системи до м'язової роботи. Адаптація до циклічної тривалої роботи у них проходить значно важче, ніж у дорослих. Це пояснюється тим, що у них ще недостатньо розвинений міокард серця, менший об'єм останнього і значно більша частота серцевих скорочень. Через це енергетична цінність кожного систолічного об'єму крові у дітей нижча, ніж у дорослих. У юних спортсменів нерідко спостерігається гіпертрофія серцевого м'яза, яка є результатом форсованого тренування в спортивних вправах на витривалість. Частіше це спостерігається у юних лижників і велогонщиків. Слід відзначити, що гіпертрофія серцевого м'яза у дітей за нормальних умов спортивного тренування не досягає таких розмірів, як у дорослих.

Виконання однієї і тієї ж фізичної роботи у дітей супроводжується значно більшою частотою серцевих скорочень і вищим артеріальним тиском, ніж у дорослих. У дітей гранична робота виконується при значно нижчих показниках систолічного об'єму крові. Цей показник у 12-річних не перевищує 104 мл, у 13-річних він зростає до 112 мл, а у 14-річних - до 116 мл. У дорослих тренованих людей систолічний об'єм крові при граничній роботі може дорівнювати 190 мл і більше. У дітей набагато менший і хвилинний об'єм крові. У 12 років він при граничній фізичній роботі досягає 19 л, у 13 років - 21 л, а у 14 - 22-23 л. У дорослих спортсменів цей показник може перевищувати 30 л. Ці морфологічні і фізіологічні відмінності серця дітей і дорослих і зумовлюють значно нижчі адаптаційні можливості його до фізичної роботи у перших.

Адаптація дихальної системи дітей до фізичних навантажень теж має деякі свої особливості. У зв'язку з тим, що ЖЄЛ у них значно менша (наприклад, у 10-річних вона складає всього 1700 мл, а у 14-річних - 2250 мл), ніж у дорослих (у них вона знаходиться в межах від 3 тис. до 5 тис. мл), легенева вентиляція при граничній роботі не перевищує 70-80 л у 16-17-річних. У 10-річних дітей вона складає 50-55 л, у 14-річних-70-75 л. Чим молодша дитина, тим значніше збільшується вентиляція легень за рахунок прискорення частоти дихання, а не за рахунок поглиблення дихання. Одним із пристосувань дихальної системи дітей до фізичного навантаження е те, що з віком у них різко підвищується показник МСК. Особливо різко він підвищується в 14-18 років. Встановлено, що як юнаки, так і дівчата цього віку більш чутливі до гіпоксії при м'язовій роботі, ніж дорослі. У них при гіпоксії більше посилюється і більше порушується діяльність головного мозку, ніж у дітей молодшого віку або у дорослих.

Одним із адаптивних механізмів організму дітей до фізичного навантаження є те, що у них значно швидше, ніж у дорослих, відновлюється вихідний рівень споживання кисню. З віком ця здатність організму зменшується. При відносно однаковій потужності роботи у дітей кисневий борг менший, ніж у дорослих. Газообмін у дітей шкільного віку під час роботи дещо нижчий, ніж відразу після її закінчення. Кисневий борг після короткочасної роботи може досягати 90% відносно кисневого запиту. Чим молодша дитина, тим менше поглинається кисню в легенях, а тому в спокої менш економне використовуються легенева вентиляція і серцева діяльність для споживання кисню. Ось чому при утрудненому диханні насичення крові киснем у дітей зменшується раніше, ніж у дорослих.

Тренеру слід пам'ятати, що діти дихають менш економно, ніж дорослі, не лише в стані спокою, але і при фізичній роботі. Вже це свідчить про менші можливості в регуляції дихання при важкій фізичній роботі і про гірше пристосування їхнього організму до неї. При виконанні важкої роботи діти швидше припиняють її тому, що мають менші запаси глюкози в печінці і м'язах, ніж дорослі люди. Крім того, у юних спортсменів при роботі значно швидше, ніж у дорослих спортсменів, знижується рівень цукру в крові, а це є однією із умов розвитку втоми.

ЧСС при виконанні роботи на велоергометрі у дітей з віком зменшується, що призводить до підвищення кисневого пульсу (кисневий пульс - відношення величини МСК до частоти серцевих скорочень). Це свідчить, що у міру розвитку дитячого організму адаптивні можливості працездатності дихальної і серцево-судинної систем до фізичної роботи підвищуються.

Література

1. Платонов В. Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. Общая теория и ее практические приложения: ученик для студ. высш. учеб. заведений физ. воспитания и спорта \ В. Н. Платонов. – К. : Олимпийская литература, 2004. – 808 с. – ISBN 966 – 7133 – 64 – 8.

2. Платонов В. Н. Адаптация в спорте / Платонов В. Н. – К. : Здоров’я, 1988. – 215 с.

3. Каунсилмен Дж. Наука о плавании (пер. с англ.) / Каунсилмен Дж. – М. : Физкультура и спорт, 1982. – 208с.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Завдання і принципи діяльності	\|	Лекція.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.008 сек.