Физическая работоспособность: это что такое и как ее повысить? Физическая нагрузка и физическая работоспособность Общая физическая работоспособность характеризует.

Способность человека совершать длительное время физическую (мышечную) работу называют физической работоспособностью. Величи­на физической работоспособности человека зависит от возраста, пола, трени­рованности, факторов окружающей среды (температуры, времени суток, со­держания в воздухе кислорода и т.д.) и функционального состояния организ­ма. Для сравнительной характеристики физической работоспособности раз­личных людей рассчитывают общее количество произведенной работы за 1 минуту, делят его на массу тела (кг) и получают относительную физиче­скую работоспособность (кг*м/мин на 1кг массы тела). В среднем уровень физической работоспособности юноши 20 лет составляет 15,5 кг*м/мин на 1кг массы тела, а у юноши-спортсмена того же возраста он достигает 25. В последние годы определение уровня физической работоспособности широко используют для оценки общего физического развития и состояния здоровья детей и подростков.

Длительные и интенсивные физические нагрузки приводят к вре­менному снижению физической работоспособности организма. Это фи­зиологическое состояние называют утомлением. В настоящее время пока­зано, что процесс утомления затрагивает, прежде всего, ЦНС, затем нерв­но-мышечный синапс и, в последнюю очередь - мышцу. Впервые значение нервной системы в развитии процессов утомления в организме было отмече­но И.М.Сеченовым. Доказательством справедливости этого заключения мож­но рассматривать обстоятельство, что интересная работа долго не вызывает утомления, а неинтересная - весьма быстро, хотя мышечные нагрузки в пер­вом случае могут даже превосходить работу, совершаемую тем же самым че­ловеком во втором случае.

Утомление представляет собой нормальный физиологический про­цесс, выработанный эволюционно для защиты систем организма от сис­тематического переутомления, которое является патологическим процессом и характеризуется расстройством деятельности нервной системы и других физиологических систем организма.

7.2.5. Возрастные особенности мышечной системы

Мышечная система в процессе онтогенеза претерпевает значительные структурные и функциональные изменения. Формирование мышечных клеток и образование мышц как структурных единиц мышечной системы происходит гетерохронно, т.е. сначала образуются те скелетные мышцы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма ребенка в данном возрастном этапе. Процесс "чернового" формирования мышц заканчивается к 7-8 неделе пренатального развития. После рождения процесс формирования мышечной системы продолжается. В частности, интенсивный рост мышечных волокон наблюдается до 7 лет и в пубертатный период. К 14 -16 годам микроструктура скелетной мышечной ткани практически полностью созревает, но утолщение мышечных волоков (со­вершенствование их сократительного аппарата) может продолжаться до 30 -35 лет.

Развитие мышц верхних конечностей опережает развитие мышц нижних конечностей. У годовалого ребенка мышцы плечевого пояса и рук развиты значительно лучше, чем мышцы таза и ног. Более крупные мышцы формируются всегда раньше мелких. Например, мышцы предплечья фор­мируются раньше мелких мышц кисти. Особенно интенсивно мышцы рук развиваются в 6 - 7 лет. Очень быстро общая масса мышц нарастает в пе­риод полового созревания: у мальчиков - в 13-14 лет, а у девочек - в 11- 12 лет. Ниже приведены данные, характеризующие массу скелетных мышц в процессе постнатального онтогенеза.

Значительно меняются в процессе онтогенеза и функциональные свойства мышц. Увеличивается возбудимость и лабильность мышечной ткани. Изменяется мышечный тонус. У новорожденного отмечается повы­шенный мышечный тонус, а мышцы-сгибатели конечностей преобладают над мышцами-разгибателями. В результате руки и ноги грудных детей находятся чаще в согнутом состоянии. У них плохо выражена способность мышц к расслаблению (с этим связана некоторая скованность движений детей), кото­рая с возрастом улучшается. Только после 13 - 15 лет движения становятся более пластичными. Именно в этом возрасте заканчивается формирование всех отделов двигательного анализатора.

В процессе развития опорно-двигательного аппарата изменяются двигательные качества мышц: быстрота, сила, ловкость и выносли­вость. Их развитие происходит неравномерно. Прежде всего, развиваются быстрота и ловкость.

Быстрота (скорость) движений характеризуется числом движений, которое ребенок в состоянии произвести за единицу времени. Она определя­ется тремя показателями:

1) скоростью одиночного движения,

2) временем двигательной реакции и

3) частотой движений.

Скорость одиночного движения значительно возрастает у детей с 4 -5 лет и к 13-15 годам достигает уровня взрослого. К этому же возрасту уровня взрослого достигает и время простой двигательной реакции, которое обу­словлено скоростью физиологических процессов в нервно-мышечном ап­парате. Максимальная произвольная частота движений увеличивается с 7 до 13 лет, причем у мальчиков в 7 -10 лет она выше, чем у девочек, а с 13 - 14 лет частота движений девочек превышает этот показатель у мальчиков. Наконец, максимальная частота движений в заданном ритме также резко уве­личивается в 7 - 9 лет. В целом, скорость движений максимально развивается к 16-17 годам.

До 13- 14 лет завершается в основном развитие ловкости, которая свя­зана со способностью детей и подростков осуществлять точные, координиро­ванные движения. Следовательно, ловкость связана:

1) с пространственной точностью движений,

2) с временной точностью движений,

3) с быстротой решения сложных двигательных задач.

Наиболее важен для развития ловкости дошкольный и младший школь­ный период. Наибольший прирост точности движений наблюдается с 4 - 5 до 7 - 8 лет. Интересно, что спортивная тренировка оказывает благотворное влияние на развитие ловкости и у 15 - 16 летних спортсменов точность дви­жений в два раза выше, чем у нетренированных подростков того же возраста. Таким образом, до 6 - 7 лет дети не в состоянии совершать тонкие точные движения в предельно короткое время. Затем постепенно развивается про­странственная точность движений, а за ней и временная. Наконец, в послед­нюю очередь совершенствуется способность быстро решать двигатель­ные задачи в различных ситуациях. Ловкость продолжает улучшаться до 17-18 лет.

Наибольший прирост силы наблюдается в среднем и старшем школь­ном возрасте, особенно интенсивно сила увеличивается с 10 - 12 лет до 16 -17 лет. У девочек прирост силы активируется несколько раньше, с 10 - 12 лет, а у мальчиков - с 13 - 14 лет. Тем не менее, мальчики по этому показателю во всех возрастных группах превосходят девочек.

Позже других двигательных качеств развивается выносливость, характеризующаяся тем временем, в течение которого сохраняется достаточ­ный уровень работоспособности организма. Существуют возрастные, поло­вые и индивидуальные отличия в выносливости. Выносливость детей до­школьного возраста находится на низком уровне, особенно к статической работе. Интенсивный прирост выносливости к динамической работе наблюдается с 11 - 12 лет Так, если принять объем динамической работы детей 7 лет за 100%, то у10-летних он составит 150%, а у 14-15-летних - более 400%. Так же интенсивно с 11-12 лет у детей нарастает выносливость к статическим нагрузкам. В целом, к 17-19 годам выносливость составляет около 85% от уровня взрослого. Своего максимального уровня она достигает к 25 - 30 го­дам.

Развитие движений и механизмов их координации наиболее интен­сивно идет в первые годы жизни и в подростковый период. У новорожденно­го координация движений очень несовершенна, а сами, движения имеют толь­ко бузусловно-рефлекторную основу. Особый интерес вызывает плаватель­ный рефлекс, максимальное проявление которого наблюдается примерно к 40 дню после рождения. В этом возрасте ребенок способен совершать в воде плавательные движения и держаться на ней до 1 5 минут. Естественно, что го­лова ребенка должна поддерживаться, так как его собственные мышцы шеи еще очень слабы. В дальнейшем рефлекс плавания и другие безусловные рефлексы постепенно угасают, а им на смену формируются двигательные на­выки. Все основные естественные движения, свойственные человеку (ходь­ба, лазанье, бег, прыжки и т.д.) и их координация формируются у ребенка в основном до 3 - 5 лет. При этом большое значение для нормального развития движений имеют первые недели жизни. Естественно, что и в дошкольном возрасте координационные механизмы еще очень несовершенны. Несмотря на это, дети способны овладевать относительно сложными движениями. В ча­стности, именно в этом возрасте они учатся орудийным движениям, т.е. дви­гательным умениям и навыкам пользоваться инструментом (молотком, ключом, ножницами). С 6 - 7 лет дети овладевают письмом и другими дви­жениями, требующими тонкой координации. К началу подросткового перио­да формирование координационных механизмов в целом завершается, и все виды движений становятся доступными для подростков. Конечно, совер­шенствование движений и их координации при систематических упражнени­ях возможно и в зрелом возрасте (например, у спортсменов, музыкантов и др.).

Совершенствование движений всегда тесно связано с развитием нервной системы ребенка. В подростковом периоде очень часто координа­ция движений вследствие гормональных перестроек несколько нарушается. Обычно к 15 - ] 6 годам это временное ухудшение бесследно исчезает. Общее формирование координационных механизмов заканчивается в конце подро­сткового возраста, а к 18 - 25 годам они полностью достигают уровня взрос­лого человека. Возраст в 18-30 лет считают «золотым» в развитии моторики человека. Это возраст расцвета его двигательных способностей.

Из числа студентов выбираются испытуемые разной спортивной специализации и тренированности. Сформированные группы студентов контролируют выполнение теста и работают с секундомерами.

Тест выполняется из положения упора присев. По команде испытуемый встает и выполняет хлопок над головой. Затем возвращается в исходное положение. Упражнение выполняется в максимальном темпе в течение 30 с. Фиксируется количество приседаний (КП). Необходимо следить, чтобы учащиеся полностью выпрямляли туловище, ноги в коленях и не делали подскоков. По окончании экспресс-теста подсчитывается ЧСС за 1 минуту. Данные фиксируют в таблице 36.

Уровень физической работоспособности по показателю комплексной оценки (КО) определяется отношением ЧСС к количеству приседаний:

КО = ЧССуд/мин / КП , где

КО – комплексная оценка уровня физической работоспособности;

ЧСС – частота сердечных сокращений за 1 минуту;

КП – количество приседаний.

Для характеристики уровня физической работоспособности по показателю комплексной оценки (КО) пользуются таблицей 29

Таблица 29 – Нормативы оценок показателя экспресс – теста

Из таблицы видно, что чем ниже значение КО, тем выше физическая работоспособность.

Таблица 30 – Показатели комплексной оценки физической работоспособности

Полученные данные заносятся в протокол занятия, и на основе анализа результатов исследования оформляется вывод. В выводе отразить уровень физической работоспособности каждого испытуемого.

Лабораторное занятие

Величина максимального потребления кислорода (МПК) зависит главным образом от развития систем дыхания и кровообращения, поэтому Всемирной организацией здравоохранения МПК признано наиболее объективным и информативным показателем функционального состояния кардиореспираторной системы.

Поскольку кислород – основной источник энергии при мышечной работе, то по величине МПК судят о физической работоспособности человека. Величина МПК изменяется с возрастом и неодинакова у лиц разного пола. Наиболее объективным показателем работоспособности человека является величина относительного МПК (мл/мин/кг). Для ее определения делят величину МПК, полученную в эксперименте, на массу тела испытуемого.

Максимальные аэробные возможности организма школьников увеличиваются с возрастом и достигают наибольших величин к 15-18 годам. Относительные величины МПК (мл/мин/кг) у детей очень высоки, близки к показателям нетренированных взрослых лиц (таблица 31).

Таблица 31 –Возрастная динамика относительных величин максимального потребления кислорода (по А.А. Гуминскому, 1986)

В настоящее время в связи с гиподинамией наблюдается снижение показателей МПК, что свидетельствует об ухудшении состояния кардиореспираторной системы. Международная биологическая программа рекомендует систематически изучать этот показатель у людей разного возраста, пола и профессии. В научном эксперименте МПК определяют у испытуемого, выполняющего предельную работу на велоэргометре. Такое определение МПК представляет значительные трудности: оно требует специальной аппаратуры, большого навыка эксперимента и главное – предельного мышечного напряжения.

В последние годы разработаны методы косвенного расчета МПК по величине мощности работы и частоте сердечных сокращений. Эти два показателя определяют при физической нагрузке, получившей название «степ-тест» (восхождение на ступеньку высотой 40 см и спуск с нее). Эта физическая работа осуществляется строго по правилам. Восхождение и спуск осуществляется на 4 счета: 1 – левая нога на ступеньке; 2 – приставить правую ногу и стать на ступеньку; 3 – левая нога на полу; 4 – приставить правую (исходная стойка). Эти движения составляют один цикл. Во время работы следует не менее двух раз поменять опорную ногу.

Каждый испытуемый выполняет движения с разной скоростью, что связано с его физическим развитием и состоянием кардиореспираторной системы, поэтому количество циклов, выполняющихся в минуту, значительно колеблется (от 18 до 30). Для достижения устойчивого состояния частоты сердечных сокращений (ЧСС) в ответ на мышечную нагрузку рекомендуется выполнять работу в течение 5 мин. Наиболее точные объективные результаты определения мощности работы находятся в пределах 135-155 уд/мин.

На 5-й мин работы подсчитывают точно количество циклов в минуту и сразу по окончании работы (после последнего спуска со ступеньки) пальпаторно или с помощью фонендоскопа определяют ЧСС в течение первых 10 с восстановительного периода.

Зная массу тела испытуемого, высоту ступеньки и количество циклов в минуту, рассчитывают мощность работы по формуле:

W = P × Н × 1,5 × п,

где W – мощность работы; Р – масса тела испытуемого; Н – высота ступеньки; п – количество циклов; 1,5 – коэффициент подъема и спуска (1 – оценивает работу на подъем, 0,5 – на спуск, таблица 32),

Таблица 32 –Коэффициент подъема и спуска для детей

Если, например, масса тела испытуемого 20-летнего возраста 70 кг, высота ступеньки 0,4 м (40 см) и он совершил 20 восхождений и спусков (циклов) в минуту, то мощность выполняемой им работы окажется равной:

70 кг × 0,4 м × 20 восхождений × 1,5 = 840 кгм/мин.

Пульс, подсчитанный в течение 10 с восстановления, был равен 24 уд/мин, следовательно, ЧСС = 24 × 6 = 144уд./мин.

Определить величину МПК у детей школьного возраста наиболее удобно и достаточно точно можно методом фон Добельна (1967), который учитывает мощность работы в степ-тесте (кгм/мин), пульс в устойчивом состоянии на 5-й мин работы и возраст испытуемого.

где W – мощность работы (кгм/кг); Н – пульс на 5-й мин (уд/мин); е – основание натурального логарифма; Т – возраст испытуемого.

Высота ступеньки в зависимости от возраста ребенка должна быть меньше, чем у взрослого. Для ускорения расчетов приводим значения члена уравнения е – 0,00884 × Т для соответствующего возраста (коэффициент К – таблица 33, поправку в формулу при тестировании детей – таблица 34).

Таблица 33 – Возрастной коэффициент

Таблица 34 – Поправка в формулу Фон Добельна при тестировании детей школьного возраста

МПК в примере будет равно:

Цель работы: 1) познакомиться с методикой косвенного расчета максимального потребления кислорода; 2) определить максимальное потребление кислорода у юношей старших классов.

Материалы и оборудование: Для проведения работы необходимы: ступенька высотой 40 см, секундомеры, тонометры, фонендоскоп, метроном.

Ход работы

Методика определения и оценка величины максимального потребления кислорода у школьников

Испытуемый по сигналу экспериментатора поднимается и начинает работу (восхождение на ступеньку и спуск). Работа осуществляется со скоростью 20 циклов в минуту (метроном устанавливается на 80 уд/мин). Время работы контролируется по секундомеру.

В конце 3-й мин экспериментатор останавливает испытуемого на 10-й с и подсчитывает его пульс. Если он окажется ниже 130 уд/мин, то темп работы необходимо увеличить на 4-5 циклов в минуту. Если же пульс выше 150 уд/мин, количество циклов следует уменьшить.

После соответствующей корректировки темпа работа в степ-тесте продолжается. На 5-й мин точно подсчитывается количество циклов и после последнего шага (спуска со ступеньки) в течение 10 с определяется пульс.

Следует следить за тем, чтобы в процессе эксперимента испытуемый совершал строго вертикальный спуск (не оттягивал ногу далеко назад) и не менее двух раз менял опорную ногу для подъема.

После завершения работы вышеуказанные физиологические показатели фиксируются в таблице в течение 5 мин восстановительного периода.

Таблица 35 – Физиологические показатели работы

Результаты работы: Для анализа полученных результатов, учитывая особенности растущего организма, следует рассчитать мощность работы по формуле Фон Добельна и определить величину МПК с поправкой для данного возраста.

Полученные данные заносятся в протокол занятия, и на основе анализа результатов исследования оформляется вывод о физиологических сдвигах, происходящих в организме у юношей старших классов.

Методика проведения работы с детьми 1-3-го класса. Высота ступеньки регулируется так, чтобы угол коленного сустава был прямым или чуть больше 90º. Для детей 1-го класса среднего физического развития высота ступеньки составляет 25 см; 3-го класса – 28 см. Измерить ЧСС в покое (сидя).

Первая нагрузка пробы состоит из 16 циклов в минуту (метроном устанавливают на 64 уд/мин). Продолжительность работы 3 мин.

Не останавливаясь, ребенок сразу переходит на работу в более частом ритме: 25 уд/мин (метроном устанавливают на 100 уд/мин) в течение 2 мин. После окончания второй нагрузки необходимо моментально приложить фонендоскоп к области толчка сердца и определить ЧСС за 5 с, полученный результат умножить на 12 (за 1 мин). По окончании пробы ребенка нужно посадить. Величины исследуемых параметров измерить к концу 1-й, 3-й и 5-й мин восстановительного периода. Рассчитать мощность работы по формуле и рассчитать МПК для взятого возраста. Полученные данные занести в протокол (таблица 36).

Особенность адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы школьников выявляет дополнительная физическая нагрузка. Реакция ЧСС на нее, по данным П.А. Филеши и Т.В. Пачевой, может быть сведена к четырем типам.

I тип – быстрый подъем и возвращение к исходному уровню через5 мин после нагрузки. Это благоприятный тип, показывает оптимальный уровень функционирования сердечно-сосудистой системы.

II тип – после подъема ЧСС наблюдается снижение, к концу 5-й мин ЧСС остается выше исходного;

III тип – нарастание ЧСС, после чего волнообразное снижение не восстанавливается к концу 5-й мин;

IV тип – подъем ЧСС после нагрузки, затем снижение ниже исходного к концу 5-й мин (восстановление через отрицательную фазу). Это благоприятный тип, наблюдается при преобладании блуждающего нерва.

II и III типы – неблагоприятные, свидетельствующие о дискоор-динации регуляции, неэкономичной работе сердца, недостаточном приспособлении к нагрузке.

Таблица 36 –Изменение частоты сердечных сокращений у школьников в ответ на физическую нагрузку

В школьный период развитие процессов аэробной энергопродукции наблюдается в подростковом возрасте. Бурное увеличение мышечной массы, преобладание в мышцах медленных волокон окислительного типа, нарастание в мышцах количества митохондрий, повышение активности окислительных ферментов, улучшение утилизации приносимого кровью кислорода, а также совершенствование механизмов регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем – все это приводит к повышению аэробных возможностей организма и величины МПК. В препубертатном периоде и во II стадии полового созревания (у девочек в 12-13 лет, у мальчиков – в 13-14 лет) наблюдается их резкое увеличение. На этой стадии прирост МПК (л/мин) у мальчиков составляет примерно 28 %, у девочек – 17 %. У юных спортсменов прирост МПК еще больше. Максимальных значений абсолютные величины МПК достигают в возрасте 15-18 лет.

Примерные тематики рефератов

1 Динамика физической работоспособности (PWC 170) и МПК в недельном и месячном циклах тренировки у спортсменов избранной специализации.

2 Динамика ЧСС в покое и после специальной нагрузки у спортсменов в выбранной специализации в недельном и месячном циклах тренировочного процесса.

3 Сравнительная характеристика общей физической работоспособности детей среднего и старшего школьного возраста, активно занимающихся и не занимающихся спортом.

4 Динамика индекса физической работоспособности (ИГСТ) в Гарвардском степ-тесте в недельном и месячном циклах тренировки у спортсменов выбранной специализации.

5 Сравнительная характеристика функционального состояния нервно-мышечного аппарата у спортсменов различных специализаций и квалификации по данным миотонометрии.

6 Характеристика показателей внешнего дыхания (ЧД, время произвольной задержки дыхания) в покое и после работы различной мощности.

7 ЧСС и АД при работе в разной мощности мощности.

8 Физиологическая характеристика предстартовых состояний по выраженности реакций АД и ЧСС в зависимости от значимости соревнований.

9 Физиологическая характеристика предстартовых состояний по выраженности реакции ЧД и времени произвольной задержки дыхания в зависимости от значимости соревнований.

10 АД и ЧСС в предстартовом состоянии в зависимости от вида разминки.

11 Влияние дозированных физических нагрузок па степень насыщения артериальной крови кислородом (оксигемометрия).

12 Изменение некоторых гемодинамических констант (ЧСС, АД, УОК, МОК) при выполнении стандартной физической нагрузки (степ-тест).

13 Некоторые константы вегетативной нервной системы как показатели тренированности организма (орто-, клиностатическая пробы, вегетативный индекс Кердо).

14 Адаптивные изменения некоторых функциональных показателей органов дыхания при физических нагрузках (ЖЕЛ, МОД, пробы Штанге и Генча).

15 Психофизиологическая диагностика в спортивном отборе.

16 Оценка функционального состояния ЦНС у спортсменов.

17 Оценка состояния регулирования сердечного ритма по данным вариационной пульсометрии.

18 Влияние соревновательных нагрузок на характер регулирования сердечного ритма.

19 Динамика активности нервно-мышечного аппарата (по показателям кистевой динамометрии, миотонометрии, теппинг-теста) у представителей выбранной специализации в годичном цикле тренировочного процесса.

20 Сравнительная характеристика двигательных способностей у представителей выбранной специализации по времени двигательной реакции.

21 Динамика ЧСС у представителей выбранной специализации на стандартную специальную нагрузку в отдельные периоды годичного цикла тренировки.

22 Изменение частоты дыхания в микроцикле в зависимости от объема тренировочных нагрузок.

23 Динамика реакции на движущийся объект в зависимости от мощности выполненной нагрузки.

24 Психофизиологические особенности спортсменов в избранном виде спорта.

25 Значение индивидуально-типологических особенностей для выбора стиля соревновательной деятельности спортсмена.

26 Влияние индивидуальных биоритмов на работоспособность спортсмена в избранном виде спорта.

27 Определение энерготрат при выполнении конкретных упражнений в избранном виде спорта.

28 Энергетическая, пульсовая и эмоциональная стоимость работы у спортсменов разных специализаций.

29 Определение уровня общей работоспособности у спортсменов разных специализаций.

Примерный перечень вопросов к экзамену

1 Спортивная физиология как научная и учебная дисциплина. Цели, задачи, методы исследования.

2 Динамика функций организма при адаптации и ее стадии.

3 Срочная и долговременная адаптация.

4 Функциональные системы адаптации.

5 Понятия о физиологических резервах организма, их характеристика и классификация.

6 Современная физиологическая классификация физических упражнений.

7 Особенности протекания физиологических процессов при циклической работе максимальной мощности.

8 Особенности протекания физиологических процессов при циклической работе субмаксимальной мощности.

9 Особенности протекания физиологических процессов при циклической работе большой мощности.

10 Особенности протекания физиологических процессов при циклической работе умеренной мощности.

11 Особенности протекания физиологических процессов при ациклической работе (собственно-силовые, скоростно-силовые, прицельные).

12 Особенности протекания физиологических процессов при выполнении ситуационных упражнений.

13 Роль эмоций при стартовой деятельности.

14 Предстартовые реакции, изменения функционального состояния различных систем.

15 Разминка и ее значение для заблаговременного приспособления организма к предстоящей основной мышечной работе.

16 Процесс врабатывания, постепенная мобилизация физиологических функций, повышение работоспособности.

17 Изменение функционального состояния организма при «мертвой точке» и «втором дыхании».

18 Характеристика устойчивого состояния.

19 Физиологические механизмы возникновения утомления.

20 Физиологическая локализация утомления.

21 Особенности утомления при различных видах физических нагрузок.

22 Предутомление, хроническое утомление и переутомление.

23 Физиологическая характеристика процессов восстановления.

24 Закономерности процессов восстановления.

25 Физиологические мероприятия повышения эффективности восстановления. Активный отдых.

26 Физиологическое обоснование применения средств эргогенных средств, ускоряющих процессы восстановления

27 Эрголитические средства, их влияние на восстановление и спортивную работоспособность.

28 Гормональные средства, их влияние на восстановления и повышение физической работоспособности.

29 Наследственное влияние на морфофункциональные особенности и физические качества.

30 Физиологические механизмы развития силы, феномен Лингарда-Верещагина.

31 Физиологические механизмы развития быстроты

32 Физиологические механизмы развития выносливости

33 Двигательный навык как сложный комплекс условных двигательных рефлексов.

34 Физиологические механизмы и закономерности формирования двигательного навыка.

35 Стереотипность и изменчивость двигательного навыка.

36 Стадии формирования двигательного навыка.

37 Физиологические основы совершенствования двигательных навыков.

38 Физиологическое обоснование принципов обучения спортивной технике.

39 Физиологические показатели тренированности.

40 Физиологические основы развития тренированности.

41 Физиологическая характеристика перетренированности и перенапряжения.

42 Влияние повышенной температуры и влажности на спортивную работоспособность.

43 Тепловая адаптация и питьевой режим.

44 Влияние пониженной температуры и влажности на спортивную работоспособность.

45 Влияние пониженного барометрического давления на спортивную работоспособность.

46 Влияние повышенного барометрического давления на спортивную работоспособность.

47 Спортивная работоспособность при смене поясно-климатических условий.

48 Эффекты тренировки, пороговые тренирующие нагрузки.

49 Специфичность и обратимость тренировочных эффектов, тренируемость.

50 Физиологические изменения в организме при плавании.

51 Морфофункциональные особенности женского организма.

52 Изменение функций женского организма в процессе тренировок.

53 Влияние биологического цикла на работоспособность женщин.

54 Роль физической культуры в жизнедеятельности современного человека.

55 Понятия гиподинамии и гипокинезия. Влияние на функции организма недостаточной двигательной активности.

56 Влияние оздоровительной физической культуры на функциональное состояние и неспецифическую устойчивость организма человека.

57 Физиологические особенности урока физической культуры, обоснование нормирования физических нагрузок для детей школьного возраста.

58 Влияние занятий физической культурой на физическое, функциональное развитие, работоспособность школьников.

59 Возрастные особенности и динамика состояния организма при спортивной деятельности.

60 Реакция тренированного и нетренированного организма на стандартные и предельные нагрузки.

Приложение 1

ДОЛЖНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ НЕКОТОРЫХ

Основные положения исследования и коррекции физической работоспособности человека

Под ред. академика РАН И.Б. Ушакова Изд.: Медицина, 2007 г.

Разработка различных аспектов проблемы работоспособности человека представляет собой одну из важнейших задач современной науки и влияет на интеграцию и развитие определенных тенденций в медико-биологических и психофизиологических исследованиях.

Нормальная жизнедеятельность человека, включая труд, возможна лишь тогда, когда организм может адекватно приспособиться к разнообразным условиям внешней среды, когда физиологические механизмы адаптации направлены по пути оптимизации здоровья. Еще Авиценна рассматривал сохранение работоспособности как фактор сохранения здоровья, акцентируя внимание на «уравновешенности физического и духовного движения» (Аулнк И. В., 1979]. В настоящее время, несмотря на многообразие трактовок понятия здоровья, практически во всех определениях оговаривается условие оптимальной работоспособности человека (Баевский Р. М., 1979].

Проблема работоспособности - общенаучная проблема, которая затрагивает интересы общества, работников всех отраслей труда и производства. Практическая и научная актуальность этой проблемы заключается в потребности сохранить и улучшить работоспособность человека как в повседневной жизни, так и при освоении окружающей среды, участии в научно-техническом прогрессе и т. п. В ходе эволюции отбирались и генетически закреплялись только те функционально-морфологические механизмы приспособления человека, которые обеспечивали его адекватную работоспособность и выживаемость. Одновременно происходило совершенствование этих механизмов в соответствии с новыми условиями существования. Эти механизмы могут быть использованы в каждом организме, однако эффективность их реализации будет зависеть как от состояния самого организма, так и от особенностей среды в каждом конкретном случае. Сказанное обусловливает необходимость разработки широкого круга медицинских, социально-гигиенических, психологических и экономических мероприятий по коррекции работоспособности человека и прогнозирования ее динамики. Названные задачи предполагают определение работоспособности на социальном, психологическом, организменном, клеточном и субклеточном уровнях, выработку новых критериев оценки работоспособности |Попов А. К., 1985).

Существует большое число определений понятия работоспособности человека (Рождественская В. И., 1980; Медведев В. И., 1982; Сапов И. А., Новиков В. С., 1985). Работоспособность рассматривается и как свойство человека, отражающее его способность выполнять определенную работу, и как нечто тождественное функциональному состоянию организма, и как способность обеспечивать определенный заданный уровень деятельности, эффективность работы, и как предельные возможности организма. Под работоспособностью вообще понимается способность органа или организма к активной деятельности в заданном режиме. В физиологии труда работоспособность понимается как уровень функционирования организма, характеризующийся эффективностью работы, выполняемой за определенный промежуток времени. Часто под работоспособностью понимают способность человека к работе вообще, в том числе и к выполнению работы максимально возможного объема, требуемого качества при таком напряжении функций, которое еще не ведет к перенапряжению или переутомлению. Разные авторы подчеркивают, что категория работоспособности человека определяется комплексом его профессиональных, физиологических и психологических факторов, а именно функциональным состоянием организма и уровнем его резервных возможностей; профессиональным опытом и подготовленностью, направленностью личности, т. е. характером и степенью выраженности потребностей, установок и мотивов деятельности. В связи с этим в изучении работоспособности выявляются тенденции как к определенным обобщениям, так и к еще большей дифференцированности ее понятий. Работоспособность подразделяют на умственную и физическую, а последнюю - на силовую, выносливую и скоростную.

Под умственной работоспособностью понимают способность человека воспринимать, хранить и перерабатывать информацию.

Термином «Физическая работоспособность » обозначается ее внешнее проявление - потенциальная способность человека показать максимум физического усилия в статической, динамической или смешанной работе. В более узком смысле физическую работоспособность часто понимают как функциональное состояние кардиореспираторной системы. Некоторые исследователи считают необходимым в зависимости от длительности работы раздельно оценивать краткосрочную и долгосрочную работоспособность. Однако во всех рассматриваемых типах, классах и видах работоспособности наблюдается много общих моментов в динамике метаболизма, изменениях состояния сложных нервных структур, мышечного утомления, химизма крови и т. д. . Таким образом, работоспособность - это сложный процесс, который зависит от интеграции и взаимодействия различных систем и органов на различных уровнях организации: от биохимического и генетического до социального.

Динамика работоспособности зависит от характера и условий деятельности, а также от физиологических, биологических, психологических и других особенностей субъекта. Установлено, что работоспособность человека (особенно ее максимальные значения) определяется генотипом, полом, возрастом людей, зависит от климата и сезона года, физической тренированности, условий труда и т. д. Выявлено, что наибольшая работоспособность у людей отмечается в конце лета - начале осени, а наименьшая - зимой. Установлено снижение работоспособности на протяжении зимовки на Севере, совпадение сезонных различий работоспособности по фазе в разных географических зонах, но с большим снижением в северных широтах и в большей степени у южан. Доказаны количественные различия в снижении работоспособности зимой в различных регионах страны: на Чукотке - на 17%, в Андижане - на 10%, а в умеренном климате - на 4-8%. В умеренном климате регистрируется сезонный спад физической работоспособности. У мужчин, в среднем, абсолютные величины работоспособности выше, чем у женщин, и они существенно возрастают при физической тренировке как у мужчин, так и у женщин. Ряд авторов считают, что на уровень физической работоспособности существенное влияние оказывают возраст и масса тела, по другим литературным данным, величины физической работоспособности в среднем почти одинаковы и стабильны в возрастном диапазоне 20-55 лет. Установлено, что возрастные изменения работоспособности не являются линейной функцией возраста и во многом определяются интенсивностью и характером труда. В последнее время активно ведутся исследования по выявлению связи между биоритмами и работоспособностью человека. Есть мнения, что выработанная всем ходом эволюции временная последовательность физиологических процессов - важнейшая предпосылка хорошего здоровья и высокой работоспособности, которую надо рассматривать с позиций концепции циркадной системы. На основе реальных результатов динамики работоспособности утверждается, что в основе работоспособности лежит колебательный процесс, протекающий по принципу последовательной смены типов парных взаимодействий; большое значение в достижении адаптированности и устойчивой работоспособности имеет синхронизация физиологических биоритмов.

Высокая устойчивая работоспособность формируется в ходе индивидуальной адаптации , когда адекватно функционируют его регуляторные механизмы и функциональные системы. Наиболее же общей чертой является изменение неспецифической резистентности организма. При этом значительные сдвиги происходят в метаболизме, окислительных процессах, иммунной системе; активизируется перекисное окисление липидов, изменяется кислородный режим, повышается устойчивость организма к гипоксии; активизируется эндокринная система, в частности, функции симпатико-адреналовой системы и коры надпочечников; включаются механизмы, обеспечивающие взаимодействие иммунной системы и эндокринного гомеостаза, переход на качественно новый уровень синхронизации процессов, протекающих в названных системах, изменяются обмен микроэлементов, белковая и витаминная обеспеченность организма, содержание гемоглобина в крови и железа в плазме крови.

Можно согласиться с мнениями ряда специалистов, что если необходимо обеспечить устойчивую работоспособность человека, то она должна формироваться на возможно большем диапазоне функциональных состояний. На основе современных исследований работоспособности человека принципиально показана возможность коррекции работоспособности и разработаны практические мероприятия по ее повышению. Тем не менее до сих пор однозначно не установлены факторы (ключевые звенья), лимитирующие работоспособность человека в тех или иных условиях и приводящие к ее срыву.

Теоретическим обоснованием повышения работоспособности может служить идея о том, что для достижения адаптации, помимо формирования функциональной системы, необходимо возникновение на клеточном и органном уровне «системного структурного следа» . Суть системного структурного следа состоит в следующем: в процессе адаптации формируются новые функциональные системы, это ведет к активизации синтеза нуклеиновых кислот и белков, изменению мембранных структур, энергообеспечения и другим процессам, определяющим существование клетки. Благодаря существующей взаимосвязи между функцией клетки и ее генетическим аппаратом возникающий комплекс структурных изменений приводит к формированию структурного следа в системе, повышает ее физиологические возможности. После прекращения действия рассматриваемого фактора среды активность генетического аппарата клетки снижается, что приводит к исчезновению системного структурного следа и к снижению работоспособности. Таким образом, работоспособность человека - сложное системное образование, испытывающее влияние многих уровней регуляции жизнедеятельности.

Физическая работоспособность является специальным понятием физиологии труда и спорта, она изучается также и во многих других областях прикладной физиологии и медицины. В последние годы ее исследования все шире внедряются в клиническую медицину.

Физическая работоспособность проявляется в различных формах мышечной деятельности. Ее определение и оценка необходимы при решении следующих практических задач:

определение функциональной способности и толерантности к физической нагрузке здоровых и больных людей;

определение профессиональной пригодности человека в видах деятельности, связанных с высокой физической активностью;

организация двигательных режимов пациентов лечебных учреждений и центров реабилитации;

установление риска заболевания коронарной болезнью;

оценка результатов лечения и физической тренировки;

проведение врачебной экспертизы;

подготовка спортсменов.

Несмотря на весьма широкое использование термина «Физическая работоспособность », общепринятого теоретически и практически обоснованного определения ему пока еще не дано. В понятие физической работоспособности, или просто работоспособности, вкладывается очень разное по своему объему и смыслу содержание - под физической работоспособностью понимается способность к физическому труду, просто способность к труду, физическая выносливость и т. п.; часто под работоспособностью понимается потенциальная способность человека проявлять максимум физического усилия в статической, динамической или смешанной работе. В самом общем виде Физическая работоспособность прямо пропорциональна количеству механической работы, которую человек способен выполнить с требуемым качеством. Поскольку длительная работа мышц лимитируется доставкой к ним кислорода, общая Физическая работоспособность в значительной мере зависит от кардиореспираторной производительности.

Более полное объяснение понятия физической работоспособности дает теория функциональных систем П. К. Анохина. Согласно этой теории организм в зависимости от конкретной цели деятельности срочно формирует конкретную функциональную систему, обеспечивающую достижение этой цели. Под функциональной системой понимается такое сочетание процессов и механизмов, которое, формируясь динамически в зависимости от особенностей сложившейся ситуации, непременно приводит к конечному приспособительному эффекту, полезному для организма именно в этой ситуации. В каждой функциональной системе выделяются физиологический результат (константа) и физиологические механизмы, которые мобилизуются для ее сохранения. Исходя из теории функциональных систем, физическую работоспособность следует считать явлением специфическим, имеющим в каждом конкретном случае свои отличительные признаки и особенности, как и организующаяся для ее обеспечения функциональная система. Следуя этому положению, под физической работоспособностью понимается способность человека к выполнению конкретных двигательных задач в заданных рамках внешних условий.

В свете практической возможности коррекции работоспособности человека актуально заключение о работоспособности человека как функциональной системе , состоящей из двух основных уровней. Верхний уровень - уровень мотивации и психической регуляции деятельности - программирует содержание предстоящей человеку работы и, вместе с тем, регулирует ее выполнение. Он буквально определяет, что и как надо делать. Следующий уровень - биологический - зависит от верхнего уровня, но вместе с тем лимитирует его, определяя закономерности распределения максимумов и минимумов в динамике работоспособности человека . С позиций психологии показаны возможности повышения работоспособности, используя все уровни регуляции состояния человека, определяя в качестве ведущего социальный уровень, так как он фактически затрагивает все нижележащие уровни, определяющие работоспособность.

Наиболее полно Физическая работоспособность проявляется в различных видах мышечной деятельности. Для реализации любой мышечной активности необходимы определенные качества: сила, выносливость, быстрота, ловкость и др. Иными словами, Физическая работоспособность - это комплексное понятие, обусловленное рядом факторов, среди которых основное значение имеют уровень физического развития, состояние здоровья, масса тела, мощность, емкость и производительность энергетических процессов, состояние нейромышечного аппарата, психическое состояние, мотивация и т. п. Значимость этих факторов в процессе работы определяется ее характером, видом, интенсивностью и продолжительностью.

Физическая работоспособность в основном определяется энергетическими возможностями организма и лимитируется системой транспорта кислорода. Поэтому в более узком смысле физическую работоспособность понимают как функциональную способность кардиореспираторной системы. В этом случае Физическая работоспособность организма соответствует его аэробной работоспособности (производительности). Именно в таком аспекте и применяется в настоящее время этот термин в физиологии труда и спорта.

Однако в целом, как сказано выше, это понятие более обширно и объективное заключение о физической работоспособности человека может быть дано только после комплексной оценки всех ее составляющих. С увеличением количества учтенных факторов соответственно повышаются достоверность определения и информативность показателей физической работоспособности.

Физическая работоспособность , являясь интегральным показателем, определяется согласованной деятельностью различных функциональных систем организма. Это взаимодействие достигается в результате регуляторной деятельности центральной нервной системы и высшего ее отдела - коры головного мозга - и обеспечивает тонкое приспособление вегетативных функций к особенностям мышечной деятельности.

Живые организмы существуют в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Иногда эти условия являются крайне неблагоприятными (высокая и низкая температура, гипоксия , физические нагрузки), их действие иногда кратковременно, а иногда весьма длительно. Живые организмы вынуждены постоянно приспосабливаться (адаптироваться) к этим условиям.

В этом плане «Адаптация физиологическая — совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная к сохранению относительного постоянства его внутренней сре-ды — гомеостаза ».

Нас прежде всего будет интересовать адаптация к физическим нагрузкам.

Приспособление (адаптация) организма к физическим нагрузкам представляет собой реакцию целого организма, направленную на обеспечение мышечной деятельности и поддержание или восстановление постоянства внутренней среды организма - гомеостаза.

Это достигается путем мобилизации специфической функциональной системы, ответственной за выполнение мышечной работы, и реализации неспецифической стресс-реакции организма.

Эти процессы запускаются и регулируются центральным управляющим механизмом, имеющим два звена - нейрогенное и гормональное.

Принято различать четыре основные стадии адаптации к физическим нагрузкам. Кратко рассмотрим эти стадии в том виде как они на настоящий момент общепризнаны (Ф.З. Меерсон):

1. «Срочная адаптация» - начальная «аварийная» стадия процесса приспособления к физической нагрузке, характеризуется мобилизацией функциональной системы, ответственной за адаптацию, до предельно достижимого уровня и выраженной стресс-реакцией. Реакция организма отличается «несовершенством» - главным образом, вследствие несовершенства управляющей, регулирующей системы.

Главными результатами стресс-реакции являются:

Мобилизация энергетических ресурсов организма и их перераспределение в органы и ткани функциональной системы адаптации;

Потенция работы самой этой системы;

Формирование структурной основы долговременной адаптации.

2. Вторая, переходная, стадия долговременной адаптации к физическим нагрузкам заключается в избирательном росте определенных структур в клетках органов функциональной системы, активации синтеза нуклеиновых кислот и белков. За счет этого расширяются звенья, лимитирующие интенсивность и длительность двигательной реакции на этапе срочной адаптации и уменьшается стресс-реакция.

В эту стадию Происходит формирование системного структурного «следа» - комплекса структурных изменений, развивающихся в системе, отвественной за адаптацию.

При этом формирование системного структурного «следа» обеспечивает:

Увеличение физиологических возможностей доминирующей системы за счет избирательного роста именно тех клеточных структур, которые лимитируют функцию доминирующей системы;

Повышение экономичности функционирования системы, ответственной за адаптацию

3. Третья стадия «устойчивой адаптации» характеризуется завершением формирования системного структурного «следа».

Выделяют три основные черты сформированного структурного «следа»:

1. Изменение аппарата нейрогормональной регуляции на всех уровнях, которое выражается в формировании устойчивого условнорефлекторного динамического стереотипа и увеличения фонда двигательных навыков.

2. Увеличение мощности и повышение экономичности функционирования двигательного аппарата.

3. Увеличение мощности и экономичности функционированияя аппарата внешнего дыхания и кровообращения.

4. Четвертая стадия - «изнашивания» системы, ответственной за адаптацию (эта фаза не является обязательной). [Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988]

Адаптация является одной из наиболее существенных физиологических основ тренировоч-ной деятельности спортсменов. Весь тренировочный процесс направлен на формирование адаптации к специфической мышечной деятельности. В этом плане процесс адаптации к физическим нагрузкам А.С. Солодков рассматривает более конкретно и выделяет стадии, в своей основе согласующиеся с вышеобозначенными, но несколько различающиеся по названию.

В динамике адаптационных изменений у спортсменов А.С. Солодков выделяет четыре стадии:

1. Стадия физиологического напряжения.

2. Стадия адаптированности организма в значительной мере тождественна состоянию его тренированности.

3. Стадия дизадаптации организма развивается в результате перенапряжения адаптационных механизмов и включения компенсаторных реакций вследствие интенсивных тренировочных и соревновательных нагрузок и недостаточного отдыха между ними.

4. Стадия реадаптации возникает после длительного перерыва в систематических тренировках или их прекращения совсем и характеризуется приобретением некоторых исходных свойств и качеств организма.

Основными, имеющими принци-пиальное значение в спорте, следует считать две первые ста-дии.

При всем разнообразии индивидуальной фенотипической адаптации развитие ее у человека характеризуется некоторыми общими чертами. Среди таких черт при приспособлении орга-низма к любым факторам среды следует выделять два вида адаптации — срочную, но несовершенную, и долговременную, совершенную.

Срочная адаптация возникает непосредственно после нача-ла действия раздражителя и может реализоваться на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механиз-мов и программ.

Долговременная адаптация возникает постепенно, в резуль-тате длительного или многократного действия на организм факторов среды. Принципиальной особенностью такой адапта-ции является то, что она возникает не на основе готовых фи-зиологических механизмов, а на базе вновь сформированных программ гомеостатического регулирования.

Она развивается на основе многократной реализации «сроч-ной» адаптации и характеризуется тем, что в итоге по-степенного количественного накопления каких-то изме-нений организм приобретает новое качество — из не-адаптированного превращается в адаптированный.

В процессе формирования долговременной адаптации к фи-зическим нагрузкам прежде всего происходит перестройка ап-парата гуморальной регуляции функциональной системы, ответственной за адаптацию.

В этом случае происходит:

Повышение экономичности функциониро-вания гуморального звена и

Повышение его мощности.

Физическая работоспособность и факторы ее определяющие

Уровень физической работоспособности является результатом процесса адаптации организма к физическим нагрузкам.

Физическая работоспособность спортсменов является важнейшим условием для развития всех основных физических качеств, основой способности организма к перенесению высоких специфических нагрузок, возможности реализовать функциональные потенциалы к интенсивному протеканию восстановления во всех видах спорта и во многом определяет спортивный результат практически на всех основных этапах многолетней тренировки.

Знание и учет основных факторов, обусловливающих и лимитирующих физическую работоспособность спортсменов, основных закономерностей ее динамики в различные периоды выполнения мышечной нагрузки - необходимое условие рационального планирования тренировочного процесса и оптимальной реализации тренировочной программы, обеспечения эффективного восстановления организма после физических нагрузок.

Понятие «физическая работоспособность» до сих пор не имеет однозначного толкования, и разные авторы вкладывают в него довольно различное содержание.

Мы будем понимать, что физическая работоспособность - потенциальная способность человека выполнять работу определенного характера и вида в заданных режимах внешних условий.

Физическая работоспособность проявляется в раз-личных формах мышечной деятельности, поэтому говорят, что «Физическая работоспособность» - это потенциальная способность че-ловека реализовать максимум физического усилия в статической, ди-намической или смешанной работе.

Физическая работоспособность спортсменов - это тот предел и диапазон мощности физической нагрузки, в рамках которых спортсмен в данное время способен выполнять ее, сохраняя оптимальные усло-вия функционирования - экономичность и стабильность основных па-раметров физиологических систем.

В общем виде величина физической работоспособности прямо пропорциональна количеству внешней механической работы, которую человек способен выполнить с высокой интенсивностью.

Различают понятия «общей» и «специальной» физической рабо-тоспособности.

Общая физическая работоспособность - это уровень развития физических качеств и способностей, не свойственных данному виду спорта, но прямо или косвенно влияющих на достижения в избранном виде спорта.

Специальная физическая работоспособность - это уровень раз-вития физических способностей, соответствующих специальным требо-ваниям избранной спортивной специализации. Под специальной работоспособностью понимаются реальные функ-циональные возможности организма человека к эффективному выполне-нию конкретной мышечной деятельности.

В основе приобретения и повышения физической работоспособ-ности лежит механизм долговременной адаптации организма спортсме-на к условиям тренировочной и соревновательной деятельности, что внешне выражается в его морфофункциональной специализации.

Уровень физической работоспособности выступает интегральным показателем функционального состояния и функциональной подготовленности спортсменов.

Факторы, обусловливающие физическую работоспособность спортсменов

Физическая работоспособность - многокомпонентное свойство ор-ганизма.

В этом смысле работоспособность зави-сит от телосложения и антропометрических показателей, мощности, емкости и эффективности механизмов энергопродукции, силы и вынос-ливости мышц, нейромышечной координации, состояния опорно-двига-тельного аппарата и др.

Физическая работоспособность определяется следующими основными факторами:

1. Энергетическим потенциалом человека,

2. Экономичностью движений,

3. Степенью исчерпания энергетических ресурсов,

4. Устойчивостью организма к изменениям во внутренней среде.

Проявлению высокой физической работоспособности в реальных условиях спортивной деятельности способствуют психологические факторы - мотивация, волевые качества, личностные и другие осо-бенности спортсмена. Характер (вид) нагрузки, ее интенсивность и дли-тельность определяют значение отдельных факторов для успешного завершения работы в каждом конкретном случае.

Уровень развития отдельных компонентов физичес-кой работоспособности у разных людей различен. Он зависит от внешних условий — профессии, характера физической активности и вида спорта. Несомненное влияние на ос-тальные показатели и работоспособность в целом имеет состояние здоровья.

Отмечается, что многие факторы, определяющие физическую рабо-тоспособность наследственно обусловлены.

Комплекс функциональных резервов организма, определяющих уровень работоспособности включает в себя следующие составляющие:

1. Предельная мощность функционирования организма связана с уровнем энергетического обмена, активностью гормональной и фер-ментативной деятельности, морфофункциональным развитием сенсорных и эффекторных систем - кардиореспираторной, мышечной. Мощность функционирования систем организма зависит от запасов источников энергии и активности развития аэробных и анаэробных механизмов энергообразования.

2. Экономичность функционирования систем определяет функцио-нальную и метаболическую «цену» данных уровней работы, транспорта газов и потребления кислорода и общую экономичность преобразова-ния энергии (В.С.Мищенко, 1980, 1990).

3. Большой рабочий диапазон функционирования физиологических систем определяется способностью организма мобилизовать свои ре-сурсы при наличии низкого уровня оперативного покоя. Этот фактор объединяет высокую экономичность и высокую мобилизующую способ-ность организма.

4. Подвижность функционирования систем , определяемая ско-ростью развертывания функциональных и метаболических реакций при переменах интенсивности работы.

В ходе многолетней тренировки повышение уровня физической работоспособности спортсмена характеризуется линейной связью со спортивным результатом. Динамика же разных функциональных показа-телей обнаруживает различные тенденции.

Для одних функциональных показателей, оказывающих существенное влияние на повышение спор-тивных достижений лишь на начальном этапе тренировки, характерен замедляющийся темп прироста.

Для ряда других показателей типичен ускоренный прирост на среднем уровне мастерства и затем некоторое его замедление.

Третья группа функциональных показателей обнару-живает ускоренный прирост и имеет высокую корреляцию со спортив-ным результатом на этапе высшего мастерства. Наконец, часть функ-циональных показателей повышается относительно равномерно и нез-начительно, как следствие целостной приспособительной реакции ор-ганизма (Ю.В. Верхошанский, 1988).

Специально проведенные нами исследования (А.И. Шамардин, И.Н. Солопов, Е.Э. Червякова, 2000), показали, что физическая работоспособность, обусловливается на разных этапах многолетней подготовки спортсменов включением различных категорий факторов.

На начальном этапе физическая работоспособность в основном обусловливается высоким уровнем факторов, образующих категорию «морфофункциональной мощности».

На промежуточном этапе (спортивного совершенствования или углубленной специализации) наряду с факторами категории «мощности», в обеспечение физической работоспособности достоверное значение приобретают факторы «предельной мощности функционирования». В это же время подключаются и факторы «экономичности».

На заключительном этапе многолетней подготовки, этапе высшего спортивного мастерства, ведущее значение уже имеют факторы «экономичности» при сохранении высокого уровня значимости факторов «предельной мощности функционирования».

Методы определения физической работоспособности.

Тестирование физической работоспособности является важнейшей составной частью комплексного контроля спортсменов, так как с его помощью определяются функциональные возможности организма, выявляются слабые звенья адаптации к нагрузкам и факторы, ее лимитирующие.

Различают эргометрические и физиологические показатели физической работоспособности.

Для оценки работоспособности при двигательном тестировании используется совокупность этих показателей - результат проделанной работы и уровень адаптации организма к данной нагрузке (И.В. Аулик, 1979).

Индекс гарвардского стептеста (ИГСТ) используется для определения реакции сердечно-сосудистой системы на тяжелую физическую нагрузку. ИГСТ может определяться у здоровых, физически подготовленных людей.

Для тестирования необходимо иметь: ступеньки различной высоты (или регулируемый степэргометр), электрический или механический метроном, секундомер.

Высота ступеньки и время восхождения выбирается в зави-симости от пола и возраста обследуемого.

Темп восхождения равняется 30 циклам в 1 мин. После заверше-ния работы обследуемый в течение первых 30 с — со 2-й и 3-й и 4-й минут восстановления троекрат-но подсчитывают ЧСС.

ИГСТ рассчитывают по формуле:

ИГСТ = (f 2 + f 3 + f 4) . 2

где t — время восхождения (с), f 2 , f 3 , f 4 — количество ударов пульса за 30 с на 2-й, 3-й и 4-й минутах восстановления соот-ветственно.

Физическая подготовленность оценивается по зна-чению полученного индекса. При ИГСТ меньше 55 физическая подготовленность оценивается как слабая, при 55-64 — ниже средней, при 65-79 — как средняя, при 80-89 — как хорошая и больше 80 — как отличная.

Тест PWC 170 . Функциональную пробу, основанную на определении мощности мышечной нагруаки, при которой ЧСС повы-шается до 170 уд/мин, обозначают как пробу Sjostrand (T.Sjostrand, 1947) или как тест PWC 170 (от первых букв английского обозначения термина «физическая работоспособность» — Physical Working Capacity).

Испытуемому предлагается последовательно выпол-нить на велоэргометре лишь две нагрузки умеренной интенсивности (например, 500 и 1000 кГм/мин) с часто-той вращения педалей 60-75 об/мин, разделенные 3-минутным интервалом отдыха. Каждая нагрузка про-должается 5 мин, в конце ее в течение 30 с сосчитыва-ется ЧСС аускультативным методом (стетофонендоскопом) или регистрируется (для тех же целей) ЭКГ.

Наиболее рационально расчеты PWC 170 вести не гра-фическим способом, а путем подстановки эксперимен-тальных значений ЧСС и мощности работы в следующую формулу:

(170 - f 1)

PWС 170 = W 1 + (W 2 - W 1) .

f 2 - f 1

Это уравнение позволяет легко найти величину PWC 170 , если известны мощность 1-й (W 1) и 2-й {W 2 } нагрузок и ЧСС в конце 1-й (fi) и 2-й (f2) нагрузок.

Исследование физической работоспособности с по-мощью велоэргометрических нагрузок получило широкое распространение в практике. Однако, при тестировании работоспособности в конкретных видах спорта, целесообразно использовать мышечные нагрузки специфического характера.

Для оценки реакции функциональных систем организма на физические нагрузки определяется целый ряд показателей (ЧСС, АД, ДО, рН и др.).

Динамика работоспособности в различные периоды выполнения физической нагрузки.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЙ.

При выполнении тренировочного или соревновательного упраж-нения в функциональном состоянии спортсмена происходят значи-тельные изменения.

В непрерывной динамике этих изменений можно выделить три основных периода:

1. Предстартовый,

2. Основной (рабо-чий)

3. Восстановительный.

ПРЕДСТАРТОВОЕ СОСТОЯНИЕ

Еще до начала выполнения мышечной работы, в процессе ее ожидания, происходит целый ряд изменений в разных функциях организма. Значение этих изменений состоит в подготовке организма к успешному выполнению предстоящей деятельности.

Предстартовое изменение функций может происходить — за несколько минут, часов или даже дней (если речь идет об ответственном соревновании) до начала мышечной работы.

По своей природе предстар-товые изменения функций яв-ляются условнорефлекторными нервными и гормональными реакциями.

Уровень и характер предстартовых сдвигов, часто соответствует особенностям тех функциональных изменений, которые происходят во время выполнения самого упражнения.

Выделяют три формы предстартового состояния:

Состояние готовности — проявление умеренного эмоционального возбуждения, которое способствует повышению спортивного результата;

Состояние так называемой стартовой и лихорадки — резко выраженное возбуждение, под влиянием которого возможно как повышение, так и понижение спортивной работоспособности;

Слишком сильное и длительное предстартовое возбуждение, которое в ряде случаев сменяется угнетением и де-прессией — стартовой апатией, ведущей к снижению спортивного результата.

BPAБАТЫВАНИЕ, «мертвая ТОЧКА», «ВТОРОЕ ДЫХАНИЕ».

Врабатывание — это первая фаза функциональных изменений» происходящих во время работы. Процесс врабатывания характерен для любой мышечной деятельности и является биологической закономерностью.

Тесно связаны с процессом врабатывания явления «мертвой точки» и «второго дыхания».

Врабатывание происходит в начальный период работы, на протяжении которого быстро усиливается деятельность функциональных систем, обеспечивающих выполнение данной работы.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕЧЕНИЯ ВРАБАТЫВАНИЯ:

Первая особенность врабатывания — относительная замед-ленность в усилении вегетативных процессов, инертность в развертывании вегетативных функций, что в значительной мере связано с характером нервной и гуморальной регуляции этих про-цессов в данный период.

Вторая особенность врабатывания — гетерохронизм, т. е. нёодновременность, в усилении отдельных функций организма. Врабатывание двигательного аппарата протекает быстрее, чем вегетативных систем. С неодинаковой скоростью изменяются разные показатели, деятельности вегетативных систем, концентрация мета-болических веществ в мышцах и крови.

Третьей особенностью врабатывания является наличие прямой зависимости между интенсивностью (мощностью) выполняемой работы и скоростью изменения физиологических функций: чем интенсивнее выполняемая работа, тем быстрее происходит началь-ное усиление функций организма, непосредственно связанных с ее выполнением. Поэтому длительность периода врабатывания нахо-дится в обратной зависимости от интенсивности (мощности) упраж-нения.

Четвертая особенность врабатывания состоит в том, что оно протекает при выполнении одного и того же упражнения тем быст-рее, чем выше уровень тренированности спортсмена.

Через несколько минут после начала напряженной и продолжи-тельной работы у нетренированного человека часто возникает осо-бое состояние, называемое «мертвой точкой» (иногда оно отмечает-ся и у тренированных спортсменов). Чрезмерно интенсивное начало работы повышает вероятность появления этого состояния.

Оно характеризуется тяжелыми субъективными ощущениями, среди которых главное—ощущение одышки. Кроме того, человек испы-тывает чувство стеснения в груди, головокружение, ощущение пульсации сосудов головного мозга, иногда боли в мышцах, жела-ние прекратить работу.

Объективными признаками состояния «мертвой точки» служат частое и относительно поверхностное дыхание, повышенное потребление O 2 и увеличенное выделение СО2 с выдыхаемым воздухом, большой вентиляционный эквивалент кислорода, высокая ЧСС, повышенное содержание СО 2 в крови и альвеолярном воздухе, сниженное рН крови, значительное потоот-деление.

Общая причина наступления «мертвой точки» состоит, вероятно, в возникающем в процессе врабатывания несоответствии между высокими потребностями рабочих мышц в кислороде и недостаточ-ным уровнем функционирования кислородтранспортной системы, призванной обеспечивать организм кислородом. В результате в мыш-цах и крови накапливаются продукты анаэробного метаболизма, и прежде всего молочная кислота. Это касается и дыхательных мышц, которые могут испытывать состояние относительной гипо-ксии из-за медленного перераспределения сердечного выброса в начале работы между активными и неактивными органами и тканя-ми тела.

Преодоление временного состояния «мертвой точки» требует больших волевых усилий. Если работа продолжается, то появляется чувство внезапного облегчения, которое чаще всего проявляется в появлении нормального («комфортного») дыхания. Поэтому состояние, сменяющее «мертвую точку», называют «вто-рым дыханием».

С наступлением этого состояния ЛВ обычно умень-шается, частота дыхания замедляется, а глубина увеличивается, ЧСС также может несколько снижаться. Потребление О 2 и выделе-ние СО 2 с выдыхаемым воздухом уменьшаются, рН крови растет. Потоотделение становится очень заметным. Состояние «второго дыхания» показывает, что организм достаточно мобилизован для удовлетворения рабочие запросов. Чем интенсивнее работа, тем раньше наступает «второе дыхание».

УСТОЙЧИВОЕ СОСТОЯНИЕ

При выполнении упражнений постоянной аэробной мощности вслед за периодом быстрых изменений функций организма (врабатыванием) следует период, который был назван (А. Хиллом) периодом устойчивого состояния (англ. steady—state).

В это время достигается согласо-ванная деятельность двигательной и вегетативных функций. Состояние устойчивой работоспособности на-рушается вследствие развития процесса утомления, характеризующегося возрастанием напряженности деятельности функциональных систем при относи-тельно стабильном уровне работоспособности, а затем и ее снижением.

При выполнении упражнений небольшой мощности на протяжении периода устойчивого состояния имеется количественное соответствие между потребностью организма в кислороде (кислородным запросом) и ее удовлетворением. Поэтому такие упражнения А. Хилл отнес к упражнениям с истинно устойчивым состоянием. Кислородный долг после непродолжительного их выполнения практически равен лишь кислородному дефициту, возникающему в начале работы.

При более интенсивных нагрузках — средней, субмаксимальной и околомаксимальной аэробной мощности — вслед за периодом быстрого увеличения скорости потребления О 2 (врабатывания) следует период, на протяжении которого она хотя и очень мало, но постепенно повышается. Поэтому второй рабочий период в этих упражнениях можно обозначить только как условно устойчивое состояние. В аэробных упражнениях большой мощности уже пет полного равновесия между кислородным запросом и его удовлетворением во время самой работы. Поэтому после них регистрируется кислородный долг, который тем больше, чем больше мощность работы и ее продолжительность.

В упражнениях максимальной аэробной мощности после короткого периода врабатывания потребление О 2 достигает уровня МПК. (кислородного потолка) и потому больше увеличиваться не может. Далее оно поддерживается на этом уровне, иногда снижаясь лишь ближе к концу упражнения. Поэтому второй рабочий период в упражнениях максимальной аэробной мощности называют периодом ложного устойчивого состояния.

В упражнениях анаэробной мощности вообще нельзя выделить второй рабочий период, так как на протяжении всего времени их выполнения быстро повышается скорость потребления О 2 (и проис-ходят изменения других физиологических функций). В этом смысле можно сказать, что в упражнениях анаэробной мощности есть только период врабатывания.

При выполнении упражнений любой аэробной мощности на про-тяжении второго периода (с истинно, условно или ложно устойчи-вым состоянием, определяемым пo скорости потребления O 2) многие ведущие физиологические показатели медленно изменяются. Эти относительно медленные функциональные изменения получили название «дрейфа». Чем больше мощность упражнения, тем выше скорость «дрейфа» функциональных показателей, и наоборот, чем ниже мощность упражнения (чем оно продолжительнее), тем ниже скорость «дрейфа».

Таким образом, во всех упражнениях аэробной мощности с уровнем потребления О 2 более 50% от МПК, как и во всех упражнени-ях анаэробной мощности, нельзя выделить рабочий период с истинно устойчивым, неизменным состоянием функций ни по скорости по-требления О 2 , ни тем более по другим показателям. Для упражне-ний такой большой аэробной мощности основной рабочий период можно обозначить кик псевдо (квази) устойчивое состояние или как период с медленными функциональными измене-ниями («дрейфом»). Большинство этих изменений отражает слож-ную динамику адаптации организма к выполнению данной нагрузки в условиях развивающегося на протяжении работы процесса утомления.

Физическая работоспособность - это способность выполнять определенный вид мышечной работы. Она связана с наличием у человека определенных внутренних качеств или способностей (потенций), реализация которых поз­воляет успешно осуществлять заданные действия. Наиболее ярко и полно работоспособность проявляется в условиях спортивных соревнований. Спортсмену, для того чтобы добиться высоких результатов и победить в борьбе со столь же одаренными и работоспособными соперниками, необходимо овладеть всем арсеналом сложных двигательных навыков и в ходе многолетней подготовки достичь наивысшего уровня развития тех качеств, от которых зависит успех в избранном виде уп­ражнений.

Среди факторов, определяющих физическую работоспособность человека, есть такие, проявление которых наблюдается во всех видах двигательной активности человека (основные) или же только в конкретном виде деятельности.

Мышечная сила и биоэнергетические возможности составляют группу факторов потенций; техника, тактика и психическая подготовка объединяются в группу факторов производительности, которые определяют степень реализации факторов потенций в конкретных условиях избранного вида деятельности. Рациональная техника выполнения упражнений позволяет в большей степени и более эффективно реализовывать силовые и скоростные возможности спортсмена.

Рис. 10. Факторы, определяющие спортивную работоспособность.

Совершенная тактика ведения соревновательной борьбы позволяет лучше реализовать силовые и биоэнергетические потенции в хо­де спортивного соревнования или в его отдельных эпизодах.

Важная роль факторов производительности заключается в том, что в конкретных условиях избранного вида деятельности силовые и биоэнерге­тические потенции могут проявиться в полной мере. Эти потенции могут оказаться недоступными для использования, если человек не обладает не­обходимыми двигательными навыками или недостаточно мотивирован на выполнение поставленного задания.

В проявлениях мышечной силы и мощности (в теории и практике спорта эти физические качества обычно объединяются в понятии скоростно-силовой подготовленности спортсмена) определяющее значение имеют структурная организация и ферментативные свойства сократительных бел­ков мышц. Величина усилия, развиваемого мышцей в процессе сокращения, пропорциональна числу поперечных соединений (спаек) между актиновыми и миозиновыми нитями в миофибриллах. Потенциально возможное число этих соединений, а, следовательно, и величина максимального про­явления мышечной силы зависят от содержания актина и длины миозиновых нитей в пределах каждого саркомера, входящего в состав миофибриллы.

Длина саркомера или степень полимеризации миозина в толстых нитях миофибрилл - это генетически обусловленный фактор, т. е. не изменяется в процессе индивидуального развития и под влиянием тренировки, однако влияет на проявление двигательных качеств. Различные типы мышечных во­локон имеют разную длину саркомера. Содержание в мышцах белка актина существенно изменяется в процессе индивидуального развития и при тренировке. Этот показатель обнаруживает выраженные различия в мышечных волокнах разного типа и в мышцах различного функционального профиля.

В произвольных движениях человека развитие мышечного усилия происходит вместе с изменением скорости сокращения, и общий результат суммирования этих свойств выражается уровнем развиваемой мощности, величина которой в скелетных мышцах зависит от АТФ-азной активности миозина, существенно различающейся в мышечных волокнах разного типа. В быстросокращающихся волокнах она более высокая по сравнению с медленно сокращающимися волокнами.

В скелетных мышцах человека быстро- и медленносокращающиеся волокна находятся в разных соотношениях. Изменение содержания отдельных типов волокон в различных мышцах непосредственно влияет на функциональные свойства мышц. Быстро- и медленносокращающиеся волокна входят в состав разных двигательных единиц, которые различаются по порогу раздражения. При низких частотах раздражения в упражнениях умеренной интенсивности в работу вовлекаются в основном медленные двигательные единицы. С ростом интенсивности упражнения, когда частота раздражения превышает пороговое значение для быстрых двигательных единиц, повышение производительности работы все больше зависит от участия быстросокращающихся мышечных волокон; чем больше процент быстросокращающихся мышечных волокон в составе скелетной мышцы, тем выше ее скоростно-силовые характеристики.

Наиболее важными факторами, лимитирующими физическую работоспособность человека, являются его биоэнергетические возможности, Выполнение любого вида работы связано с затратами энергии. Выше бы­ло показано, что образование энергии в организме человека при мышечной работе осуществляется аэробным или анаэробным путем.

В зависимости от природы происходящих при выполнении мышечной работы биоэнергетических процессов принято выделять три основные функциональные особенности человека, определяющие его физическую работоспособность:

• алактатную анаэробную способность, связанную с процессами анаэробного расщепления АТФ и КрФ в работающих мышцах;
• гликолитическую анаэробную способность, отражающую возможность усиления при работе анаэробного гликолитического процесса, в ходе которого происходит накопление молочной кислоты в организме;
• аэробную способность, связанную с возможностью выполнения работы за счет усиления аэробных процессов в тканях при одновременном увеличении доставки и утилизации кислорода к работающим мышцам.

Метаболическая производительность каждого из отмеченных выше источников энергии характеризуется такими количественными критериями, как мощность, емкость и эффективность.

Эти критерии могут быть представлены большим числом разнообразных биохимических показателей, часть из которых характеризует биохимические изменения в отдельных органах и тканях и поэтому имеет локальное значение, а другая часть - свойства и способности всего организма.

Аэробные и анаэробные биоэнергетические процессы заметно различаются по значениям мощности, емкости и эффективности. Наибольшая скорость энергопродукции, соответствующая максимальной мощности алактатного анаэробного процесса, достигается при выполнении упражнений продолжительностью до 10 с и составляет у высококвалифицированных спортсменов около 3000 Дж кг- 1 мин- 1 . Максимальная скорость гликолитического анаэробного процесса достигается при выполнении упражнений, предельная длительность которых около 30 с, и составляет 2400 Дж кг" 1 мин 1 . Максимальная мощность аэробного процесса достигается в упражнениях, предельная длительность которых не менее 2-3 мин, и составляет 1200 Дж – кг- 1 мин- 1 (при среднем значении максимального потребле­ния кислорода 60 мл кг- 1 мин- 1). Таким образом, значения максималь­ной мощности аэробного гликолитического и алактатного процессов соотносятся как 1:2:3.

Мощность гликолитического и алактатного анаэробных процессов быстро снижается с увеличением длительности упражнения. Связано это с относительно небольшими значениями их энергетической емкости. Аэробный процесс по емкости во много раз превосходит алактатный и гликолитический анаэробные процессы, так как энергетические субстраты для процессов окисления в митохондриях скелетных мышц включают не только внутримышечные запасы углеводов и жиров, но и глюкозу, жирные кислоты и глицерин крови, запасы гликогена в печени и резервные жиры различных тканей организма. Если оценивать емкость биоэнергетических процессов по продолжительности работы, в ходе которой может поддер­живаться максимальная скорость энергопродукции, то емкость аэробного процесса окажется в 10 раз больше емкости анаэробного гликолиза и в 100 раз больше емкости алактатного анаэробного процесса.

Столь заметные различия отмечаются и в показателях эффективности для аэробных и анаэробных биоэнергетических процессов. Наибольшая эффективность преобразования энергии, достигающая 80 %, установлена для алактатного анаэробного процесса, наименьшая (около 14 %) - в ана­эробном гликолизе; в аэробном процессе метаболическая эффективность составляет примерно 60 %.

В каждом виде спорта существуют свои "ве­дущие" биоэнергетические факторы, которые оказывают определяющее влияние на уровень спортивных достижений. Так, результаты в плавании, беге на длинные дистанции и в лыжных гонках зависят главным образом от аэробной мощности, аэробной емкости и гликолитической анаэробной емкости. В скоростном беге на коньках - от аэробной эффективности и гликолитической анаэробной емкости, в плавании - от аэробной и алактатной анаэробной мощности, в баскетболе - от гликолитической анаэробной емкости и аэробной эффективности.

Самые высокие показатели максимальной аэробной мощности и емкости отмечаются у бегунов на длинные дистанции, лыжников-гонщиков, конькобежцев, велосипедистов-шоссейников и др. Наибольшую алактатную анаэробную мощность демонстрируют бегуны на короткие дистан­ции, хоккеисты и велогонщики-трековики, а гликолитическую анаэробную мощность - велогонщики-трековики, бегуны на средние дистанции, хоккеисты и ватерполисты. Самую большую алактатную анаэробную емкость демонстрируют бегуны на короткие дистанции, баскетболисты и борцы, а гликолитическую анаэробную емкость - бегуны на средние дистанции, велогонщики-трековики и хоккеисты.