Адаптационные резервы организма

ТЕМА 4. Адаптационные резервы организма (Лекция 2 часа)

4.1. Общие представления о резервах организма

Человеческий организм представляет собой сложную биосоциальную систему, обладающую большими возможностями приспособления к окружающей среде. Человек может адаптироваться к значительным физическим нагрузкам, к условиям измененной газовой среды, к высокой и низкой температуре, повышенной влажности, пониженной и повышенной освещенности и т.д. Хорошо известно, что адаптированный организм может легче переносить воздействия различных неблагоприятных факторов внешней среды, чем неадаптированный, а под влиянием чрезвычайного усилия, эмоционального напряжения или при высокой мотивации деятельности организм человека способен продемонстрировать функциональную активность, недоступную для него в спокойном состоянии. Все это говорит о том, что организм человека обладает скрытыми возможностями (резервами) и что адаптированный человек обладает большими резервами и умеет их лучше использовать в процессе адаптации.

Адаптационные резервы.

Выделяются структурные (морфологические) и функциональные резервы. Структурными резервами организма выступает парность ряда органов, обеспечивающая викарное замещение функций (почки, легкие,  уши, глаза, некоторые железы внутренней секреции и т.п.). Каждый из этих органов при выходе из строя своего "напарника" один может обеспечить нормальное функционирование организма в обычных условиях, а в ряде случаев и при выраженных нагрузках. Для эндокринной системы эти возможности особенно выражены: даже небольшая часть одной из парных желез внутренней секреции может полностью обеспечить нормальное состояние организма. К глубоким и мощным структурным резервам организма относится резистентность его клеток и тканей к различным внутренним изменениям условий их функционирования. Функциональные резервы организма включают в себя три относительно самостоятельных вида резервов: биохимические, физиологические и психологические, интегрирующиеся в систему резервов адаптации организма.

Биохимические резервы.  

В результате мобилизации и использования биохимических резервов при адаптации происходит поддержание динамического постоянства внутренней среды организма. Если в организме происходит накопление продуктов обмена веществ, включаются гуморальные механизмы сохранения гомеостаза. Таким образом, биохимические резервы обеспечивают не только энергетический и пластический обмен, но и гомеостаз организма, и связаны в основном с клеточным и тканевым уровнями.

Психологические (психические) резервы.

         Функциональные резервы организма могут быть представлены в  виде сложной системы резервов, в которой фундаментом являются биохимические, а вершиной – психологические резервы. Стержнем системы функциональных резервов, объединяющим ее в единое целое за счет механизмов нейрогуморальной регуляции, являются физиологические резервы. Системообразующим фактором вступает результат деятельности или результат адаптации. Отсутствие результата, как и систематически недостаточный результат, могут не только стимулировать формирование системы функциональных резервов, но и разрушать ее, прекращать ее функционирование в зависимости от воли, установок, системы ценностей и т.д.

Рекомендуемые материалы

Согласно теории функциональных систем, отдельное проявление скрытых возможностей организма человека не может быть оценено как резерв. Только отношение данного функционального проявления к результату целостной деятельности позволяет говорить о собственно резервах адаптации. Из этого следует, что под резервами адаптации организма понимаются такие изменения функциональной активности структурных элементов организма, которые вносят вклад в достижение приспособительного результата. Результат адаптации не может быть сведен к результатам функционирования отдельных органов, а выступает как интегративное образование, определяющее и формирующее ту своеобразную организацию физиолого-биохимических процессов, которая необходима для его достижения.

В процессе адаптации в организме формируется и совершенствуется система функциональных резервов, специфические черты которой определяется уровнем и характером адаптированности организма, его половыми, возрастными и конституциональными особенностями (схема 1).

Отдельные части формирующейся сложной системы функциональных резервов взаимодействуют между собой. Некоторые из них обусловливают взаимные положительные (на рис. 35 «+») и отрицательные («–») (т.е. стимулирующие и угнетающие) воздействия, а некоторые оказывают односторонние влияния Так, сенсорные системы могут активировать или угнетать деятельность системы организации движений, в то время как на систему поддержания гомеостаза могут оказывать только активирующее влияние.

Мышечная система, активируя систему поддержания гомеостаза, может оказывать (как и система поддержания гомеостаза) угнетающее воздействие на систему организации движений и т. д. В принципе адаптация организма может быть рассмотрена как двуединый процесс. С одной стороны, организм приспосабливается к удержанию жизненно важных констант внутренней среды, а с другой – поскольку часто предотвратить сдвиги гомеостаза все равно не удается, то организм приспосабливается к выполнению специализированной деятельности или к воздействующим факторам в условиях измененного гомеостаза путем вовлечения резервов функциональной системы адаптации.

4.2. Классификация физиологических резервов

Физиологические резервы могут быть классифицированы следующим образом.

1. По соответствующим уровням организма могут быть выделены клеточные, тканевые, органные, системные, межсистемные резервы и резервы целостного организма, т.е. можно говорить о физиологических резервах клеток (мышечных, нервных и т.д.), тканей (нервной, мышечной, железистой и т.д.), органов (сердца, легких, почек и т.д.), систем органов (сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной и т.д.) и о приспособительных (адаптивных) резервах целостного организма.

2. По физическим качествам:

1) физиологические резервы  силы

2) физиологические резервы  быстроты (скорости)

3) физиологические резервы  выносливости

3. По характеру (мощности, длительности) выполняемой мышечной работы:

1) физиологические резервы работы максимальной мощности

2) физиологические резервы работы субмаксимальной мощности

3) физиологические резервы работы большой мощности

4) физиологические резервы работы умеренной мощности.

4. По очередности мобилизации физиологические резервы могут быть условно подразделены на три эшелона:

 Первый эшелон резервов мобилизуется сразу же при переходе от состояния покоя к привычной деятельности до появления чувства усталости.

Второй эшелон – в экстремальной ситуации,

Третий  эшелон – в борьбе за жизнь.

5.      По степени специфичности физиологические резервы могут быть подразделены на общие (неспецифические) и специальные. Первые реализуются через общие для всех видов деятельности качества, вторые – через навыки в специфической деятельности.

В процессе адаптации происходит расширение диапазона резервных возможностей организма и повышается способность к их мобилизации. Некоторые сдвиги в функциях органов, рассматриваемых как возможный уровень мобилизации физиологических резервов организма, могут быть продемонстрированы на примере мышечной деятельности (табл. 1).

Количественная оценка функциональных резервов организма весьма затруднительна. Существуют два пути исследования резервных возможностей организма. Один путь связан с определением диапазона функций органа, системы органов и целостного организма при воздействии на организм тестирующих нагрузок, а второй путь – с исследованиями способности организма человека совершать работу в условиях нарушения гомеостаза (определение допустимых степеней гетеростаза). Учитывая, что при любом функциональном тестировании организма мобилизуется лишь часть физиологических резервов, прямое определение потенциально имеющихся физиологических резервов не возможно. Однако, поскольку изменение функций физиологических систем взаимосвязаны за счет механизмов нейрогуморальной регуляции, для оценки функциональных резервов адаптации организма используются косвенные методы в виде дозированных и предельных физических нагрузок с регистрацией различных показателей функционального состояния организма (ЧСС, потребление О2, секреция гормонов, ЭЭГ и т.д.). Такой подход позволяет количественно оценить реальный вклад тех или иных физиологических резервов в формирование функционального состояния организма, а поскольку подсистема физиологических резервов является центральной в системе резервов адаптации и от ее функции зависит работа других подсистем, это позволяет приблизиться к оценке возможности мобилизации системы функциональных резервов в целом.

При оценке функциональных резервов организма широко используется системный подход, позволяющий дать характеристику интеграции различных резервов в системную адаптивную реакцию организма в ответ на воздействие тестирующих нагрузок. Установлено, что интеграция функциональных резервов определяется спецификой и уровнем адаптированности организма и характером воздействующего на организм фактора внешней среды.

Тема 5. Механизмы проявления и развития силы (Лекция 2 часа)

5.1. Механизмы развития физических качеств

Каждое движение можно характеризовать по ряду параметров. Из этих параметров при оценке выполнения физических упражнений весьма важное значение придается силе и скорости, которые в спортивной практике именуются физическими качествами – силы и быстроты.

Физиологические факторы, способствующие совершенствованию параметров двигательной деятельности, проявляются в улучшении регуляции деятельности мышц и вегетативных органов. Нервная регуляция различных функций при физической работе производится как безусловно-рефлекторным, так и условно-рефлекторным путем.

Условнорефлекторная регуляция осуществляется в отношении всех влияний, касающихся как непосредственно мышц (степень мобилизации в каждой мышце двигательных единиц (ДЕ), упорядочение сменности при их деятельности, ритм импульсов, поступающих через нервы в мышцы, адаптационно – трофические воздействия, координация сокращения агонистов и антагонистов), так и функций внутренних органов (установления правильного соответствия между работой мышц и обеспечением этой работы со стороны органов кровообращения, дыхания, выделения, внутренней секреции).

5.2. Механизмы проявления и развития силы

Одним из основных физических качеств спортсмена является сила. Сила мышцы зависит от сократительной способности всех составляющих ее мышечных волокон, от физиологического поперечника данной мышцы. Под физиологическим поперечником мышцы понимают величину площади поперечного сечения (кв. см), которое проходит через все волокна данной мышцы. Величина поперечника зависит от строения мышцы. Для сравнения силы разных мышц пользуются показателем абсолютной силы. Так, абсолютная сила икроножной мышцы равна 6,24 кг/см2, двуглавой плеча – 11,4 кг/см2. Чем больше волокон содержится в данной мышце, тем большую силу она развивает. В практике спорта силу мышц оценивают без учета ее поперечника. Различают также относительную силу.  Кроме того, различают силу статическую, проявляемую в изометрических условиях, и динамическую – при динамической работе. Разновидностью динамической силы является взрывная сила. От развития этой силы зависит успех в скоростно-силовых упражнениях (прыжки, метания).

Произвольная максимальная сила человека измеряется при развитии мышцами максимального напряжения в изометрическом режиме, т.е. при максимальном статическом усилии. Произвольная максимальная сила человека оказывается меньше той силы, которую могли бы развить в сумме те же мышцы при их максимальном раздельном напряжении (например, при электрическом раздражении, в гипнозе и т. п.).

Совершенствования силы у детей и подростков происходит неравномерно, в разные сроки и зависит от функционального состояния организма. С возрастом благодаря совершенствованию нервной регуляции, изменению химизма и строения мышц увеличивается масса и сила мышц. От 4–5 до 20 лет мышечная масса увеличивается в 7,5–8,5 раза; максимальная сила различных групп мышц – в 9–14 раз.

Наибольший прирост силы происходит в периоде от 13–15 до 16-17 лет, и максимальное ее значение достигается в 18–20 лет. В последующие годы (если специально не тренироваться) темп повышения максимальной силы мышц замедляется.

Физиологические факторы, оказывающие на развитие и проявление мышечной силы, многообразны. Наиболее существенным физиологическим механизмом, обуславливающим проявление значительной мышечной силы, является степень мобилизации моторных (двигательных) функциональных единиц в мышцах-агонистах, осуществляющих данный двигательный акт. Чем больше возбуждаются ДЕ, тем сильнее при прочих равных условиях сокращается мышца. Число активных ДЕ определяется интенсивностью возбуждающих влияний, которым подвергаются мотонейроны данной мышцы со стороны вышележащих отделов нервной системы, внутриспинальных моторных путей и периферических рецепторов. По мере усиления возбуждающих влияний в активность вовлекаются все более крупные по размеру мотонейроны. Следовательно, большие напряжения мышцы обеспечиваются активностью ДЕ, начиная от малых (низкопороговых) медленных и кончая большими (высокопороговыми) быстрыми ДЕ. При произвольных движениях способность к мобилизации значительного количества ДЕ приобретается только в результате многократных упражнений.

Частота импульсации мотонейронов определяет напряжение, развиваемое ДЕ, переход от одиночных сокращений мышечных волокон к тетаническим. Поэтому регуляция частоты импульсации мотонейронов является важным механизмом, определяющим напряжение мышцы в целом.

Напряжение мышцы в определенной мере зависит от того, как связаны во времени импульсы, посылаемые разными мотонейронами данной мышцы. Если ДЕ работают в режиме одиночных сокращений, но асинхронны, то общее напряжение всей мышцы колеблется незначительно, а если синхронно, то колебания напряжения в мышце значительны. В нормальных условиях большинство ДЕ одной мышцы работают асинхронно, независимо друг от друга, что и обеспечивает нормальную плавность ее сокращения.

Величина произвольного напряжения мышц человека зависит от внутримышечной и межмышечной координации. Под внутримышечной координацией понимают степень активности и синхронности в работе ДЕ, входящих в данную группу мышц. Межмышечн Межмышечная координация определяется степенью слаженности в работе различных мышц человека (синергистов и антагонистов), участвующих в развитии мышечного напряжения. Чем эффективнее внутри- и межмышечная координация, тем выше величина максимальной силы человека.

Максимальное напряжение, которое способна развить мышца, зависит от числа и толщины волокон, входящих в ее состав. Толстые волокна развивают большее напряжение, чем тонкие. В процессе спортивной тренировки происходит утолщение волокон – рабочая гипертрофия.

Информация в лекции "Логичность" поможет Вам.

Различают саркоплазматическую гипертрофию, связанную с увеличением объема саркоплазмы волокон и содержания в ней энергетических веществ (гликогена и др.) и миофибриллярную, связанную с увеличением объема собственно сократительного аппарата мышечных волокон – миофибрилл. В первом случае повышается способность к продолжительной работе, во втором – происходит значительный рост силы мышц.

На мышечную силу положительное влияние оказывают импульсы, поступающие через симпатические нервы. Весьма сложный характер имеет влияние на силу мышц-агонистов напряжения их антагонистов. Известно, что растянутая (в определенных пределах) мышца развивает большее напряжение, чем нерастянутая. В этом отношении растягивание мышц при деятельности их антагонистов способствует увеличению степени напряжения, в некоторых случаях до 2–3 раз. Вместе с тем при совместной работе противоположных мышечных групп часть развиваемой силы агонистов идет на преодоление сопротивления антагонистов. Вследствие этого при одновременной деятельности таких мышц растягивание приводит к увеличению мышечной силы, преодоление же противодействия антагонистов – к уменьшению. В зависимости от характера сочетаний и преобладания одного из этих двух факторов в одном случае сила при одновременной деятельности мышц-антагонистов повышается, в других – снижается.

Проявление значительной мышечной силы связано с безусловно- и условно-рефлекторной регуляцией двигательных и вегетативных функций. Нарушение координации в результате ухудшения деятельности нервной системы, в частности при понижении ее возбудимости в результате утомления, сонливого состояния, заболеваний и т. д., приводит к ухудшению результатов. Наоборот, при повышении возбудимости нервной системы, например, при наличии у человека на старте эмоционального возбуждения оптимальной степени, максимальная мышечная сила увеличивается.

Мышечная сила отдельных мышечных групп при тренировках возрастает в 3–4 раза, наибольший прирост наблюдается в мало тренированных группах. При этом 50–70% прироста наблюдается в первые тренировочные дни. Упражнения в движениях могут производиться в различном темпе и при различных интервалах между тренировочными занятиями, что очень существенно сказывается на приросте мышечной силы. Известно, что предельно быстрые движения и чрезмерно малые или чрезмерно большие интервалы между тренировочными занятиями меньше способствуют развитию силы.

Резервы силы

Иными словами, физиологическими резервами силы являются условно- и безусловно-рефлекторные механизмы координации возбуждения в ДЕ, отдельных мышцах и группах мышц.