Физиологические изменения в результате тренировки выносливости
Как и у мужчин, ЧСС у тренированных женщин ниже, чем у нетренированных, при выполнении ими одинаковой субмаксимальной аэробной работы. Концентрация лактата в крови у женщин выше, чем у мужчин, при выполнении одинаковой абсолютной мощности немаксимальной аэробной работы. В этом случае женщины работают на более высоком относительном уровне потребления О2 (%МПК), т. е. ближе к своему кислородному потолку, чем мужчины. Поэтому при одинаковой физической мощности работы физиологическая нагрузка у женщин может быть выше анаэробного порога, а у мужчин ниже.
Спортивная тренировка повышает аэробные возможности и, следовательно, анаэробный порог: при выполнении одинаковой аэробной работы концентрация лактата в крови у спортсменок ниже, чем у нетренированных женщин. Вместе с тем анаэробный порог у женщин ниже, чем у мужчин той же специализации (см. рис.
41).
При аэробных нагрузках на уровне ниже 80-85% от МПК использование (окисление) жиров рабочими мышцами у женщин больше (ДК ниже), чем у мужчин.
При сопоставлении энергетической стоимости одинаковой аэробной работы у женщин и мужчин следует учитывать ряд факторов, и прежде всего механическую эффективность работы, которая может быть неодинаковой, особенно из-за различий в технике выполнения одних и тех же упражнений.
Так, при определении энергетической стоимости езды на велосипеде у женщин и мужчин установлены значительные, различия которые, однако, исчезают при отнесении калорической стоимости работы к весу тела. Таким образом, ни возраст, ни композиция или строение тела существенно не влияют на энергетические расходы.
В то же время при ходьбе на разные дистанции калорические расходы, отнесенные к весу тела, у женщин на 6-7% выше, чем у мужчин, а при беге - на 10%. С другой стороны, при беге на тредбане с одинаковой скоростью потребление О2, отнесенное к весу тела, у женщин и мужчин заметно не различается, хотя вариативность индивидуальных показателей у женщин больше.
Физиологические изменения в результате тренировки выносливости
Как следует из изложенного, физиологические изменения, вызванные тренировкой выносливости, у женщин в целом сходны с таковыми у мужчин. Сравнение физиологических показателей в период устойчивого состояния при выполнении одинаковой (стандартной) немаксимальной аэробной работы до и после определенного периода тренировки выносливости выявляет следующее.
1. Скорость потребления О2 остается такой же (иногда лишь с тенденцией к небольшому снижению).
2. Легочная вентиляция уменьшается.
3. Сердечный выброс не меняется.
4. ЧСС снижается.
5. Систолический объем увеличивается.
6. АВР-О2 не меняется или лишь слегка снижается.
7. Концентрация лактата в крови уменьшается.
Максимальные показатели (регистрируемые при максимальной аэробной работе) после тренировок отличаются от предтренировочных:
1. МПК увеличивается.
2. Максимальная легочная вентиляция возрастает.
3. Максимальный сердечный выброс повышается.
4. Максимальная ЧСС несколько снижается.
Максимальный систолический объем увеличивается. Максимальная АВР-О2 увеличивается.
Максимальная концентрация лактата в крови повышается.
Все эти показатели свидетельствуют о повышении аэробных возможностей, в основе которого лежит усиление кислород-транспортных возможностей женского организма и аэробных возможностей скелетных мышц, утилизирующих кислород в окислительных процессах энергопродукции. Как и у мужчин, хотя и в меньшей степени, в результате тренировки выносливости у женщин увеличивается число и объем мышечных митохондрий, содержание и активность специфических ферментов аэробного (окислительного) метаболизма, содержание основных энергетических субстратов в мышцах (гликогена и триглицеридов), улучшается способность мышц, окислять углеводы и особенно жиры.
Менструальный цикл и физическая работоспособность
Физиологическое состояние разных систем и физическая работоспособность в целом у женщин находятся в определенной зависимости от фаз менструального цикла. Вместе с тем и физические нагрузки могут оказывать влияние на его протекание.
При очень значительных индивидуальных вариациях в характере и интенсивности физиологических изменений на протяжении менструального цикла можно выделить наиболее типичные, чаще всего повторяющиеся.
Уже в середине менструального цикла начинает уменьшаться концентрация эритроцитов, гемоглобина, лейкоцитов и тромбоцитов, а также белков в крови, что связано с некоторой гемодилюцией (увеличением объема плазмы крови), вызванной задержкой солей и воды в теле. Непосредственно перед началом менструации содержание эритроцитов и гемоглобина в крови нарастает, особенно у спортсменок.
В дни менструации происходит потеря эритроцитов и гемоглобина, что приводит к снижению кислородной емкости крови, степень которого зависит от объема кровопотерь. В эту фазу свертываемость крови понижается как результат уменьшения числа тромбоцитов и активности фибринолитической системы.
Кровопотери служат мощным физиологическим раздражителем для последующего усиления эритропоэза. Примерно к середине менструального цикла кислородная емкость крови достигает максимума.
В предменструальную фазу и фазу менструации снижены основной обмен и температура тела. В фазу менструации потоотделение при мышечной работе начинается раньше, чем в остальные фазы цикла.
Этот эффект, вероятно, связан со снижением содержания эстрогенов (женских половых гормонов), которые оказывают тормозящее действие на потоотделение. Поэтому во время менструации мышечная работоспособность может быть особенно чувствительна к повышенной температуре окружающей среды.
Никаких значительных изменений в МПК или О2-долге как показателе емкости анаэробных энергетических систем, на протяжении менструального цикла не происходит. Пульсовая реакция на одну и ту же аэробную нагрузку может несколько изменяться. Даже в отсутствие изменений пульсовой реакции или скорости потребления О2 выполняемая в период менструации физическая нагрузка может субъективно восприниматься как более тяжелая.
Поэтому влияние менструального цикла на физическую работоспособность часто зависит от психического состояния женщины.
Максимальная произвольная мышечная сила часто снижается за несколько дней до начала менструации и остается такой на протяжении всех дней менструации.
Обычно менструальный цикл существенно не влияет на спортивную работоспособность. Однако имеются большие индивидуальные вариации. Определенное значение имеет вид спорта. Менструация меньше всего влияет на работоспособность спринтеров и больше всего на работоспособность спортсменок, тренирующих выносливость.
В период менструации работоспособность волейболисток, баскетболисток, гимнасток обычно ниже нормальной, но сравнительно выше, чем у специализирующихся в упражнениях на выносливость.
Интенсивные спортивные тренировки и участие в соревнованиях могут оказывать некоторое влияние на сроки начала и. характер протекания менструального цикла.
41% спортсменок, участвующих в Олимпийских играх в Токио, отметили, что тренировки и соревнования в какой-то мере влияют на обычный ход их менструального цикла или даже нарушают его (Е. Захарьева,
1965). У спортсменок менструация появляется в среднем позже и чаще наблюдаются аменорея (отсутствие) или олигоменорея (уменьшение менструальных кровотечений). Отчасти это может быть следствием специфического отбора в спорте женщин с некоторыми особенностями соматического (пониженным содержанием жира в теле) и гормонального профиля. Однако несомненно влияние интенсивности и объема тренировочных нагрузок.
Например, у бегуний на средние дистанции аменорея наблюдалась в 20% случаев при общем объеме недельной нагрузки 16 км, в 30% случаев при недельной нагрузке 80 км, более чем в 40% случаев при недельной нагрузке около 120 км.
Отм ечена связь наступления аменореи с потерей жира в результате систематических физических нагрузок. Аменорею можно рассматривать как защитный механизм, предотвращающий потери железа с менструальной кровью.
Дефицит железа вообще довольно часто обнаруживается у представителей видов спорта, требующих проявления выносливости, но особенно часто - у женщин-стайеров.
Глава 10. Физиологические особенности спортивной тренировки детей школьного возраста
Развитие человека от момента рождения и до смерти (онтогенез) представляет непрерывный единый процесс (индивидуальное развитие). На протяжении жизни организм претерпевает ряд закономерных морфологических, биохимических и функциональных (физиологических) изменений.
Индивидуальное развитие и возрастная периодизация
Индивидуальное развитие. Онтогенез обусловлен влиянием наследственных факторов и определяется генетической программой, которая складывается в результате взаимодействия родительских генов.
Генетическая программа индивидуального развития реализуется в определенных условиях окружающей среды. На различных этапах онтогенеза влияние генетической информации и окружающей среды неодинаково.
Так, в первые годы жизни влияние среды оказывается неизмеримо сильнее, чем в более поздние годы.
Формирование органов и систем развивающегося организма происходит гетерохронно (неодновременно): одни из них развиваются раньше, другие - позднее. Так, морфологически головной мозг и спинной мозг наиболее интенсивно растут в раннем детстве и к 10-12 годам достигают окончательных размеров.
Формирование же половых органов до 11-12 лет происходит относительно медленно, а в 12-14 лет - быстро.
В ходе индивидуального развития человека непрерывно совершаются два взаимосвязанных процесса: ассимиляция- (усвоение, создание) и диссимиляция (разрушение, распад). На различных этапах развития соотношение между этими процессами изменяется.
В период роста и формирования организма преобладает ассимиляция. Отмечается усиленный синтез белков, который сопровождается относительно большими, чем у взрослых, энергетическими тратами.
На различных этапах индивидуального развития человека изменяется характер нейрогуморальной регуляции функций. Например, на ранних этапах преобладают механизмы симпатической регуляции сердечнососудистой системы, что проявляется в значительной ЧСС в условиях относительного покоя; с возрастом усиливается влияние блуждающего нерва, что выражается, в частности, в замедлении ритма сердечных сокращений.
Огромное влияние на развитие человека оказывают движения, физические упражнения. Недостаток движения, ограничение двигательной активности (так называемая гипокинезия) отрицательно сказывается на формировании организма.
Деятельность различных систем организма находится в прямой зависимости от активности скелетных мышц, особенно в детском возрасте. Двигательная активность стимулирует обмен веществ и энергии, совершенствование всех функций и систем организма и повышает его работоспособность.
Велика роль двигательной активности в подготовке к труду. Осваивая новые движения, человек обучается управлять работой мышц, сложными движениями, необходимыми в трудовой и спортивной деятельности.
Дви гательная активность способствует усвоению информации, которая поступает из внешней среды, через сенсорные системы. Эта информация имеет значение не только для повышения физической и умственной работоспособности, но и для становления человека как личности.
Возрастная периодизация. Дошкольный и школьный возраст разделяют на следующие возрастные периоды: 1) младенческий - до 1 года; 2) раннее детство - от 1 до 3 лет; 3) дошкольный, или первое детство, - от 4- до 6-7 лет, 4) младший школьный, или второе детство, - от 6-7 до 12 лет (мальчики до 12 лет, девочки до 11 лет); 5) средний школьный, или подростковый, - от 12 до 15 лет (мальчики 12-15, девушки 11 -15 лет); 6) старший школьный - от 16 до 18 лет.
Для более точной оценки индивидуального развития рекомендуют наряду с календарным (паспортным) возрастом учитывать так называемый биологический возраст. Это связано с тем, что для каждого организма характерны только ему присущие темпы развития. Именно поэтому сроки отдельных возрастных этапов биологического развития не всегда совпадают с календарным возрастом.
Биологический возраст оценивается по комплексу показателей: физическому развитию (рост, вес и т. д.), срокам окостенения скелета (костный возраст), степени половой зрелости и др.
Фактором, который еще более осложняет точную характеристику истинного возраста, является процесс, получивший наименование акселерация. Этот процесс характеризуется следующими основными особенностями: ускоренным физическим развитием, более ранними сроками полового созревания, увеличением размеров тела.
Так, подростки и юноши Москвы выросли по сравнению с 1923- 1925 гг. на 1013 см, у них увеличилась масса тела на 9-11 кг. Первая менструация (один из показателей полового развития) у ленинградских школьниц в 1927-1930 гг. отмечалось в среднем в 14 лет 2 месяца, а в настоящее время в 12 лет 11 месяцев.
Наряду с детьми-акселератами, т. е. ускоренно развивающимися, есть дети-ретарданты, развивающиеся медленно, которые отстают в физическом и половом развитии. Поэтому нередко один и тот же календарный возраст объединяет разный в биологическом отношении контингент детей.
В процессе физического воспитания и спортивного совершенствования необходимо учитывать не только календарный, но и биологический возраст занимающихся, индивидуальные особенности лх развития.
Возрастные особенности физиологических функций и систем
Рост и формирование организма, эффективность его взаимодействия с внешней средой во многом зависят от развития нервной системы, и главным образом ее ведущего отдела - коры больших полушарий головного мозга.
Высшая нервная деятельность
На отдельных этапах возрастного развития дети характеризуются специфическими особенностями высшей нервной деятельности.
Младший школьный возраст примечателен совершенствованием высшей нервной деятельности. В этот период .возрастает сила и подвижность нервных процессов, усиливается внутреннее торможение, в результате чего взаимодействие процессов, возбуждения и торможения характеризуется большей уравновешенностью, чем у дошкольников. Установлено, что такие виды внутреннего торможения, как условное и угасание, вырабатываются значительно быстрее, чем у детей 5-7 лет.
Например, условный тормоз образуется у детей 5 лет после 30 неподкреплений, а у детей 12 лет - после 4 неподкреплений.
В младшем школьном возрасте повышается способность образовывать условнорефлекторные связи. Так, у детей 10-12 лет положительные условные рефлексы как на простые, так и на сложные раздражители появляются остро и характеризуются значительной устойчивостью. Наряду с этим рефлекторные реакции у детей часто носят разлитой характер.
Это результат выраженной иррадиации возбудительного процесса. Вследствие того что сила внутреннего торможения еще недостаточна, дифференцировки вырабатываются труднее, чем у взрослых.
При сильных воздействиях у детей относительно быстро развивается запредельное торможение.
В 10-12 лет устанавливается частота альфа-ритма биоэлектрической активности мозга, характерная для взрослых, т. е. 10- 12 колебаний в секунду. Вместе с тем электроэнцефалограмма детей характеризуется значительной вариабельностью, в разных областях мозга отмечаются заметные различия в распределении частот электрической активности.
В младшем школьном возрасте активно развивается речевая функция, усиленно формируются мышление, способность пользоваться понятиями, абстрагированными от действия, совершенствуются взаимосвязь первой и второй сигнальных систем, внутренняя речь, способность обдумывать про себя поступки. Словесная информация становится более конкретной и полной. Усиливаются временные связи между словами как раздражителями и двигательной функцией.
Благодаря этому повышается способность к более разнообразному и глубокому словесному выражению своих движений.
Физическое воспитание и спортивное совершенствование способствуют более тонкому взаимодействию сигнальных систем и расширяют влияние речи и мышления на двигательную функцию.
Подростковый возраст совпадает с пубертатным скачком роста и физического развития. Начало этого процесса приходится у девочек на 11 -12 лет, а у мальчиков - на 13-14 лет.
Различают три фазы, связанные с процессом полового созревания: 1-я фаза-препубертатная, частично представленная теми изменениями, которые характерны для предшествующего периода; 2-я фаза - собственно-пубертатная, которая выражается в усиленном половом развитии и внешнем проявлении его признаков; 3-я фаза - постпубертатная, связанная с завершением полового созревания и продолжающаяся в старшем школьном возрасте.
Подростковый возраст характеризуется рядом отличительных особенностей. У подростков преобладают процессы возбуждения, заметно ухудшается дифференцировочное торможение, условнорефлекторные
реакции становятся менее адекватными раздражению и носят более выраженный, бурный характер. Отчасти этим объясняется тот факт, что двигательные действия подростка нередко отличаются большим числом дополнительных движений, сокращением ненужных мышц, излишней закрепощенностью.
У детей этого возраста могут наблюдаться временные трудности в образовании условных рефлексов и дифференцировок.
Подростка отличает резко повышенная эмоциональность поведения, сопровождающаяся подчас психической неустойчивостью - быстрым переходом от угнетения к радости и наоборот. Подобные изменения носят временный характер и являются следствием нейрогормональных сдвигов, присущих данному возрастному периоду.
Как период полового созревания подростковый возраст примечателен активизацией гормональной функции половых желез. На фоне включения половых желез во взаимодействие с гипофизом и щитовидной железой изменяются нейроэндокринные и нейрогуморальные соотношения в организме, характерные для предшествующего периода детства.
Переход к юношескому возрасту связан с дальнейшим совершенствованием высшей нервной деятельности. Повышается уровень аналитико-синтетической деятельности коры большого мозга, усиливается функция обобщения, возрастает роль словесных сигналов, уменьшается латентный период на словесный раздражитель. Усиливается внутреннее торможение, нервные процессы становятся более уравновешенными.
Заканчивается формирование электрической активности коры большого мозга, в возрасте 17-18 лет деятельность ее является достаточно зрелой.
Обмен веществ и энергии
Особенность обмена веществ у детей школьного возраста состоит в том, что значительная доля образующейся энергии (больше, чем у взрослых) идет на процессы роста, развития организма, т. е.. на пластические процессы. Следовательно, во время спортивной деятельности расход энергии связан не только с необходимостью восполнить ее источники, но и с процессами роста, развития.
Обмен белков. У детей потребность в белках выше, чем у взрослых. Чем младше ребенок и чем интенсивнее у него процессы роста, тем потребность в белках больше.
Детям 4-7 лет на 1 кг массы тела требуется 3,5-4 г белка, в 8-12 лет - 3 г, в 12-15 лет - 2-2,5 г, а взрослым- 1-1,5 г. Так как у детей синтез белков преобладает над распадом, для растущего организма характерен положительный азотистый баланс, когда .количество азота, вводимого с белковой пищей, превышает количество азота, выводимого с мочой.
Важно не только количество, но и качество потребляемых белков. Полноценность белков определяется наличием в них аминокислот, необходимых для синтеза. Большое значение имеет поступление в достаточном количестве незаменимых аминокислот. Недостаток белка замедляет развитие ребенка.
У детей, занимающихся спортом, особенно при значительном увеличении мышечной массы, потребность в белках повышена в 1,5-2 раза.
Обмен жиров. Жиры и жироподобные вещества играют существенную роль в процессах роста. Они важны для морфологического и функционального созревания нервной системы.
Жиры необходимы Для образования клеточных мембран. Потребность в жирах с возрастом изменяется. Суточная норма жиров на 1 кг веса тела составляет: в 5-6 лет - 2,5 г/ в 10-11 лет - 1,5 г, в 16-18. лет - 1 г.
При избыточном потреблении жиры могут откладываться в запас. Особенно много их депонируется в организме при недостаточной двигательной активности.
Избыток жиров нарушает обмен веществ, расстраивает пищеварение, отрицательно влияет на физическое развитие. У детей обмен жиров носит неустойчивый характер.
Обмен углеводов. Для детей характерна высокая интенсивность углеводного обмена.
Это связано в тем, что углеводы у них выполняют не только роль основных источников энергий, но и важную пластическую функцию, обеспечивая формирование оболочек клеток, а также соединительной ткани. За сутки дети должны получать с пищей: в возрасте 4-7 лет - 280-300 г, в 8-13 лет - 350- 370 г, в 14-17 лет -450-470 г.
Регуляция углеводного обмена у детей менее совершенна, чем у взрослых. Это проявляется в более медленной мобилизации углеводных ресурсов, а также в меньшей способности сохранять необходимую интенсивность углеводного обмена при работе. Так, при напряженной спортивной деятельности (бег на 500 м, кросс на 5 км) у подростков и юношей уровень сахара в крови снижается чаще, чем у взрослых.
Особенно это характерно для длительных, монотонных упражнений. Эмоционально насыщенные занятия, использование разнообразных (преимущественно игровых) упражнений способствуют сохранению нормального уровня сахара в крови.
Об мен воды и солей. Вода составляет около 80% массы тела ребенка. По мере развития организма количество воды уменьшается до нормы взрослых (68-72% массы тела). Чем младше ребенок, чем быстрее он развивается, тем выше у него потребность в воде.
Так, в возрасте 6 лет суточная потребность в воде составляет 100-ПО г на 1 кг массы тела, в 14 лет - 70-85 г, в 18 лет - 40-50 г. Несмотря на то что относительное количество потребляемой воды с возрастом уменьшается, абсолютное количество увеличивается. Это связано с тем, что с возрастом растет масса тела ребенка. Поэтому общее количество потребляемой воды в сутки, например, у детей 6-10 лет составляет 1600-2000 мл, что меньше, чем у взрослых (2200-2500 мл). Для детей характерна повышенная гидролабильность, т. е. способность быстро терять и быстро депонировать воду.
Это обусловлено недостаточно совершенной нервной и эндокринной регуляцией водного обмена.
Минеральные вещества имеют большое значение для формирования костной ткани, главным образом кальций и фосфор. Потребность в них увеличивается в период усиленного роста, особенно в период полового созревания подростков. У детей 6-7 лет суточная потребность в кальции составляет 0,3-0,5 г, а у старших школьников примерно 1,0 г.
Для нормального развития организма важно не только абсолютное количество минеральных веществ, но и их соотношение. Например, если в суточном рационе дошкольников должно содержаться примерно равное количество кальция и фосфора, то в более старшем возрасте фосфора должно быть вдвое больше.
Растущий организм нуждается также в натрии, калии, хлоре, железе. Однако суточная потребность детей в этих минеральных веществах в 1,5-2 раза меньше, чем у взрослых.
Кроме этого, в обмене веществ у детей имеют значение такие микроэлементы, как медь, цинк, кобальт, марганец.
Обмен энергии. У детей энергетический обмен выше, чем у взрослых.
Например, расход энергии на 1 кг массы и на единицу поверхности тела в условиях относительного покоя (основной обмен) в возрасте 8-10 лет в 2-2,5 раза выше, чем у взрослых. Более высокая интенсивность биоэнергетики детского организма является следствием процессов роста и развития.
Причем она тем выше, чем младше ребенок.
Большой расход энергии связан не только с усиленными пластическими процессами, но и с более интенсивной, чем у взрослых, работой дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а также с большей теплоотдачей. Поверхность тела ребенка относительно велика по сравнению с массой тела, поэтому он отдает в окружающую среду больше тепла.
Так, расход, энергии в состоянии основного обмена на 1 м2 поверхности тела у 10-летних равен 49,5 ккал, у 16-18-летних - 43 ккал.
Расход энергии во время выполнения физических упражнений также зависит от возраста. У подростков при выполнении одинаковой со взрослыми работы энергетический обмен выше.
С возрастом энергозатраты при той же мышечной нагрузке понижаются.
