463 ГЛАВА23. ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ И ФИЗИЧЕСКОЕ

463
ГЛАВА23.
ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ И ФИЗИЧЕСКОЕ
ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Двигательные функции, претерпевающие значительные изменения на
протяжении индивидуального развития человека, оказывают существенное
влияние на резервные возможности практически всех органов и систем организма. Это связано с тем, что эволюционно сложившаяся взаимосвязь мышечной и висцеральных систем определяет значение двигательной активно-сти
в совершенствовании у человека функций дыхания, кровообращения и крови,
обмена веществ и энергии, деятельности желез внутренней секреции,
центральной нервной системы и состоянии функций всех сенсорных систем.
Следовательно, значение двигательных функций человека в сохранении его
физического здоровья заключается не только в их влиянии на работоспособность самих скелетных мышц, но и в положительных воздействиях опорнодвигательного аппарата на функции остальных органов и систем.
23.1. Факторы, определяющие и нарушающие
деятельность мышечной системы
Круг факторов, оказывающих отрицательное воздействие на нервномышечный аппарат человека и его мышечную работоспособность, ограничен.
Естественным и самым сильным фактором, оказывающим во все периоды
жизни как отрицательное, так и положительное воздействие на скелетные
мышцы и двигательные функции человека, является величша нагрузки на
опорно-двигателъный аппарат. Наиболее значительный «удар» по мышечной системе (в любом возрасте) наносит уменьшение физической нагрузки на
нее (гипокинезия). На всех этапах онтогенеза человека снижение двигательной активности обусловливает понижение энерготрат, приводящее к торможению процессов окислительного фосфорилирования в мышечных клетках.
При этом снижается скорость ресинтеза АТФ в мышцах и уменылается их
физическая работоспособность. В миоцитах уменьшаются количество митохондрий, их размеры и содержание в них крист. Снижаются активность фосфорилазы А и Б, НАДН2-дегидрогеназы, сукцинат-дегидрогеназы, ферментативная активность АТФ-азы миофибрилл. Замедляется скорость распада и
синтеза богатых энергией фосфорных соединений, и, следовательно, уменьшается мышечная работоспособность. В наибольшей степени это начинает
проявляться в зрелом возрасте (после 35-40 лет). Отсутствие оптимального
уровня физической активности у человека (суточные энерготраты меньше
2800-3000 ккал) снижает тонус скелетных мышц, их возбудимость и сократительные свойства, ухудшает способность выполнять высококоординированные движения, уменьшает работоспособность мышц как при динамической,
464
так и при статической работе практичер^и любой интенсивности. Основной
причиной снижения работоспособности мышц, особенно малоактивных в течение суток, является уменьшение содержания сократительных белков в мышечных клетках из-за замедления интенсивнойаытроцессов их синтеза. В условиях низкой физической активности и, следовательно, снижения интенсивности распада макроэргов ослабевает периодическая стимуляция генетического аппарата клетки, определяющего синтез сократительных белков. За
счет снижения активности процессов фосфорилирования в миоцитах замедляется синтез белка по схеме «ДНК —> РНК —-> белок». С уменьшением
физической активности замедляется выработка гормонов, стимулирующих
развитие мышечной ткани (андрогены, инсулин). Этот механизм также приводит к замедлению скорости синтеза сократительных белков в клетках скелетных мышц.
Однако не только сниженная физическая активность, но и повышен-ная
(гиперкинезия) также является одним из факторов, уменьшающих функциональные возможности двигательного аппарата и способствующих развитию патологии нервно-мышечной системы. Здесь (в силу специфики задач
данной главы и учебника в целом) нет необходимости касаться влияния
больших физических напряжений (например, тяжелоатлетов) на развитие патологии опорно-двигательного аппарата. Это - предмет спортивной медицины. Вместе с тем следует подчеркнуть, что труд миллионов людей связан с
необходимостью совершения большого количества (за рабочий день) физических усилий при небольшой их величине (от 100-500 г до 10-15 кг и больше).
Так, например, сборщики электромоторов, контролеры-сортировщики, операторы-сборщики автомобильных заводов, сборщики обуви, операторы вычислительных клавишных машин, телеграфисты совершают за рабочий день от 40
до 130 тыс. движений пальцами рук. При этом суммарная локальная рабо-та
небольших мышечных групп нередко превышает за рабочую смену 100-120
тыс. кгм. Степень развивающегося при таких работах мышечного утом-ления,
последующего за ним перенапряжения нервно-мышечного аппарата и
профессиональной патологии нервно-мышечного аппарата определяются количеством движений за смену и величиной развиваемого мышцами усилия.
Если величина суммарной нагрузки превышает некий пороговый уровень
(например, 60-80 тыс. движений пальцев за смену), то в результате происхо-дит
снижение мышечной работоспособности и возможно развитие профессиональных заболеваний нервно-мышечного аппарата.
На всех этапах онтогенеза человека оптимальная деятельность его
опорно-двигательного аппарата или возникающие нарушения мышечных
функций во многом зависят от поступления в организм необходимых ему химических субстратов: белков, углеводов, жиров, витаминов и минеральных
веществ, т.е. от структуры питанш.
Белки, составляя около 15% веса тела, преимущественно находятся в
скелетных мышцах. Пока организм человека не лишен полностью своих основных энергетических субстратов (углеводов и жиров), доля белков в энергетическом обеспечении жизнедеятельности не превышает 1-5%. Основное
465
назначение потребления белков сящрит в их использовании в процессе роста и
поддержания мышечной и костнои массы, построения клеточных структур,
синтеза ферментов. У человека, не выполняющего значительных физических
нагрузок, ежедневные цЬ^Ь] белка составляют около 25-30 г. При тяжелой
физической работе эта вармчина возрастает на 7-10 г. Необходимая ежедневная норма потребления |рлков наибольшая в периоды роста организма и при
выполнении больших физических нагрузок. Минимальное количество белков, потребляемых в день на 1 кг веса тела детьми 4-7 лет, составляет 3,5-4 г; 812 лет - 3 г и подростками - 2,-2,5 г. После завершения роста организма
необходимо потреблять около 1 г белков на 1 кг веса тела. Для лиц, выполняющих тяжелую физическую работу, эта величина должна быть на 20-30%
больше. Необходимо помнить, что даже в самых богатых белками продуктах
(мясо, яйца) содержание белка не превышает 20-26%. Следовательно, для
поддержания полноценного белкового баланса величину потребляемых человеком белковых продуктов по сравнению с приведенными выше нормами потребления белка необходимо увеличйть в 4-5 раз.
Основными источниками энергии при мышечной работе человека являются углеводы и жиры. При «сгорании» 1 г углеводов освобождается 4,1
ккал энергии, а 1 г жира - 9,3 ккал. Процентное соотношение использования
углеводов и жиров при мышечной деятельности человека зависит от мощности работы. Чем она выше, тем больше тратится углеводов, а чем меньше тем больше окисляются жиры. С содержанием жира, применительно к задачам обеспечения энергией работы опорно-двигательного аппарата, на веех
этапах онтогенеза особых проблем не возникает, так как имеющееся у ч«ловека жировое депо способно обеспечить реальные потребности его организма в
энергии при работах средней и умеренной мощности в течение многих ча-сов.
Несколько сложнее дела обстоят с углеводами.
Дело в том, что работосггособность скелетных мышц находится в прямой зависимости от содержания в их волокнах углеводов (гликогена). В нор-ме
в 1 кг мышцы содержится около 15-17 г гликогена. В любом возрасте чем
больше гликогена содержат мышечные волокна, тем большую работу они
способны совершить. Содержание углеводов в мышце зависит от интенсивности предшествующей работы (их траты), поступления в организм углево-дов
с пищей, продолжительности периода восстановления после физических
упражнений. Для поддержания высокой работоспособности человека во всех
возрастных периодах общими закономерностями являются: 1) при любом количестве углеводов в ежедневной диете при отсутствии физических упражнений содержание гликогена в мышцах меняется незначительно; 2) концентрация гликогена в мышечных волокнах снижается почти до нуля при интенсивной работе в течение 40-100 мин; 3) для полного восстановления содержания гликогена в мышцах требуется 3-4 суток; 4) возможно увеличение содержания гликогена в мышцах, а следовательно, и работоспособности на 50200%. Для этого необходимо выполнить мыщечную работу субмаксимальной
мощности (70-80% от МПК) длительностью 30-60 мин (при такой нагрузке
466
гликоген будет в основном израсходован) и затем 2-3 дня использовать углеводнуюдиету (содержание углеводов в пище до 70-80%).
В обеспечении мышечной деятельности ведущую роль играет АТФ. В то
же время ресинтез АТФ и, следовательно, работоспособность мышц во многом
зависят от содержания в организме витамшов. При недостатке вита-минов Вкомплекса снижается аэробная выносливость человека. Это связано с тем, что
среди множества разнообразных функций, на которые влияют ви-тамины этой
группы, их роль особенно велика в качестве кофакторов в раз-личных
ферментных системах, связанных с окислением продуктов питания и
образованием энергии. Так, в частноети, витамин В^ (тиамин) необходим для
трансформации пировиноградной кислоты в ацетил-КоА. Витамин В2 (рибофлавин) превращается в ФАД, который действует как акцептор водорода во
время окисления. Витамин В3 (ниацин) является компонентом НАДФ кофермента гликолиза. Витамин В^ играет важную роль в метаболизме аминокислот (изменении мышечной массы при тренировке) и необходим для образования эритроцитов, транспортирующих кислород к мышечным клеткам для
процессов окисления. Функции витаминов В-комплекса столь взаимосвя-заны,
что дефицит одного из них может нарушить утилизацию других. Не-достаток
одного или нескольких витаминов группы В снижает мышечную
работоспособность. Дополнительное употребление этой группы витаминов
повышает работоспособность только в тех случаях, когда у испытуемых наблюдался дефицит этих витаминов.
Недостаточное поступление с пищей витамина С (аскорбиновой кислоты) также уменьшает мышечную работоспособность человека. Этот витамин необходим для образования коллагена - белка, содержащегося в соединительной ткани. Следовательно, он важен для обеспечения нормальной
функции (особенно при больших нагрузках) костно-связочного аппарата и
сосудов. Витамин С участвует в обмене аминокислот, синтезе некоторых
гормонов (катехоламинов, противовоспалительных кортикоидов), в обеспечении абсорбции железа из кишечника. Дополнительный прием витамина С
повышает мышечную работоспособность лишь в случаях, когда имеет место
его дефицит в организме. Витамин Е (альфа-токоферол) способствует увеличению концентрации креатина в мышцах и развитию ими большей силы. Он
обладает также антиоксидантными свойствами. Сведения о влиянии осталь-ных
витаминов на работоспособность мышц у нетренированных и у спорт-сменов
весьма противоречивы. Однако несомненно, что без приема ежеднев-ной нормы
полного комплекса витаминов работоспособность мышц может быть снижена.
Значение минеральных веществ в поддержании высокой мышечной
работоспособности не вызывает сомнения. Однако их дополнительная потребность отмечена лишь у лиц, выполняющих длительные и большие физические нагрузки в условиях жаркого и влажного климата.
Отрицательное воздействие на двигательные функции оказывает при-ем
алкоголя. Данные по этому фактору «риска» применительно к деятельно-сти
опорно-двигательного аппарата весьма неоднозначны. Тем не менее не-
467
которые доказанные положения о влиянии алкоголя на нервно-мышечную
систему состоят в следующем: 1. Прием алкоголя приводит к усилению процессов торможения в моторной зоне коры головного мозга, ухудшает процес-сы
дифференцировки тормозных процессов при двигательных реакциях, снижает
скорость переключения процессов торможения и возбуждения, уменьшает силу
процессов концентрации возбуждения и скорость нарастания частоты
импульсов в двигательных мотонейронах. 2. При употреблении ал-коголя у
человека снижаются сила и скорость сокращения скелетных мышц, что
приводит к снижению их скоростно-силовых качеств. 3. При этом ухуд-шаются
проявления двигательной координации человека. 4. Замедляются все виды
реакций на внешние раздражители (свет, звук и др.). 5. Увеличиваются
вегетативные реакции на ту же, что и до приема алкоголя, мышечную работу, то
есть возрастает физиологическая «стоимость» работы. 6. Снижается концентрация глюкозы в крови, вызывая тем самым ухудшение функций мышечной системы. 7. Уменьшается содержание гликогена в мышцах (даже по-сле
однократного приема алкоголя), что приводит к снижению мышечной работоспособности. 8. Длительный прием алкоголя приводит к снижению сократительной функции скелетных мышц человека.
Крайне ограничены сведения о влиянии табакокуренш на функции
опорно-двигательного аппарата. Доподлинно известно лишь, что никотин,
попадающий в кровь, ухудшает процессы регуляции силы сокращения скелетных мышц, ухудшает координацию движений, снижает мышечную работоспособность. У курящих показатели МПК ниже, чем у некурящих. Это обусловлено более интенсивным присоединением окиси углерода к гемоглобину в
эритроцитах, что снижает транспорт кислорода к работающим мышцам.
Никотин, уменьшая содержание витаминов в организме человека, способствует понижению его мышечной работоспособности. При длительном табакокурении снижается эластичность соединительной ткани, уменьшается эластичность мышц. Это приводит к.возникновению болевых реакций при интенсивных сокращениях мышц человека.
Таким образом, наряду со многими отрицательными последствиями
курения табака для систем организма человека и их функций никотин вызывает также снижение мышечной работоспособности и уровня физического
здоровья курящих людей.
Одним из наиболее широко применяемых людьми эргогенных средств,
то есть средств, повышающих работоспособность, является кофеш.
Воздействуя на ЦНС, кофеин увеличивает ее возбудимость; улучшает концентрацию внимания; поднимает настроение; укорачивает скорость сенсомоторных реакций; снижает утомление и задерживает время его проявления;
стимулирует выделение катехоламинов; усиливает мобилизацию из депо свободных жирных кислот; повышает скорость использования мышечных триглицеридов. Благодаря всем этим реакциям кофеин вызывает заметное повышение аэробной работоспособности (езда на велосипеде, бег на длинные дистанции, плавание и др.). По-видимому, кофеин способен также улучшать
мышечную работоспособность у спринтеров и лиц, занимающихся силовыми
468
видами спорта. Это может быть связано с его способностью усиливать обмен
кальция в саркоплазматическом ретикулуме и работу калий-натриевого насо-са в
мышечных клетках.
Тем не менее, несмотря на указанное влияние кофеина на работоспособность человека, он может вызывать и негативные последствия. У лиц, не
привыкших употреблять кофеин, но чувствительных к нему, а также у тех,
кто употребляет его в больших дозах, кофеин вызывает повышенную возбудимость, бессонницу, беспокойство, тремор скелетных мышц. Действуя как
диуретик, кофеин усиливает обезвоживание организма, нарушая процессы
терморегуляции, снижает мышечную работоспособность, особенно в услови-ях
высокой температуры и влажности окружающей среды.
Некоторые спортсмены используют наркотические средства с целью
ускорения процессов восстановления после тяжелых физических нагрузок.
Иногда применяется даже кокаин. Последний стимулирует деятельность
ЦНС, считается симпатомиметическим препаратом, блокирует повторное использование норадреналина и дофамина (нейромедиаторов) нейронами после их
образования. Блокируя их повторное использование, кокаин усиливает
действие этих нейромедиаторов во всем организме. Некоторые спортсмены
считают, что кокаин способствует повышению работоспособности. Однако
это ощущение обманчиво. Оно связано с возникающим чувством эйфории,
повышающим мотивацию и уверенность в своих силах. Наряду с этим кокаин
«маскирует» утомление и болевые ощущения и может способствовать развитию перенапряжений в нервно-мышечном аппарате. В целом доказано, что
кокаин не обладает способностью повышать мышечную работоспособность.
Для повышения мышечной работоспособности лицами, занимающимися физическими упражнениями и спортом, нередко используются гормональные препараты. С начала 50-х годов началась эра применения анаболических стероидов, а со второй половины 80-х годов - синтетического гормона
роста. В силу наибольшей распространенности и опасности использования
для организма остановимся лишь на андрогенах - анаболических стероидах,
почти идентичных мужским половым гормонам.
Употребление анаболических гормонов приводит к значительному
увеличению общей массы тела; содержания калия и азота в моче, свидетельствующих об увеличении чистой мышечной массы тела; размеров целых
мышц и площади поперечного сечения составляющих их миоцитов за счет
увеличения количества содержащихся в них миофибрилл (т.е. количества сократительных белков); силы и работоспособности скелетных мышц. Следовательно, основной эффект использования стероидных гормонов заключается в
увеличении объема мышечной массы (миофибриллярная гипертрофия) и си-лы
сокращения. В то же время эти гормоны практически не влияют на аэроб-ную
выносливость человека, скоростные качества его мышц, скорость про-цессов
восстановления работоспособности после интенсивных физических нагрузок.
Однако использование стероидных гормонов (иногда уже со школьно-го
возраста) - это не только вопрос этики, но и проблема сохранения здоро-
469
вья офомного количества людей. Вследствие высокой степени риска для
здоровья анаболические гормоны и синтетический гормон роста относятся к
числу запрещенных препаратов. Основные отрицательные последствия для
здоровья принимающих стероидные гормоны заключаются в следующем.
Использование синтетических анаболических гормонов подавляет секрецию
собственных гонадотропных гормонов, контролирующих развитие и функцию половых желез (яичек и яичников). У мужчин сниженная секреция гонадотропина может привести к атрофии яичек, уменьшению выделения тестостерона и количества спермы. Гонадотропные гормоны у женщин необходи-мы
для осуществления овуляции и секреции эстрогенов, поэтому пониженное
содержание в крови этих гормонов в результате применения анаболических
стероидов приводит к нарушениям менструального цикла, а также маскулинизации - уменьшению объема груди, огрублению голоса, появлению волос на
лице.
Побочным действием употребления анаболических стероидов может
быть увеличение предстательной железы у мужчин. Известны также случаи
нарушения функции печени, обусловленные развитием химического гепати-та,
которые могут перейти в рак печени.
У лиц, длительное время употребляющих анаболические стероиды,
возможно снижение сократительной функции миокарда. У них происходит
значительное снижение концентрации в крови альфа-липопротеидов высокой
плотноети, обладающих антиатерогенными свойствами, то есть препятствующими развитию атеросклероза. Следовательно, применение стероидных
гормонов сопряжено с высокой степенью риска возникновения ишемической
болезни сердца.
Употребление стероидов приводит к изменениям личностных качеств
человека, наиболее выраженное из которых - повышенная агрессивность.
23.2. Влияние физической активности на резервы
физиологических функций
Для оценки общей физической подготовленности человека и уровня
его физического здоровья наибольшее значение имеют количественные показатели аэробной выносливости. Объективным и высокоинформативным показателем выносливости является величина МПК организмом человека за одну
минуту. В зависимости от пола, возраста, уровня физической активности
МПК колеблется в очень широких пределах - от 25 до 85 мл/мин/кг веса тела.
Чем больше МПК, тем выше физическая работоспособность человека, тем
выше уровень его физического здоровья.
Величину МПК определяют функциональные возможности и резервы
всех физиологических систем организма человека. Именно поэтому ее используют в качестве объективного интегрального показателя при оценке
уровня физического здоровья человека. МПК зависит от состояния двух
функциональных систем: 1) кислородтранспортной системы, абсорбирующей
470
кислород из окружающего воздуха (система внешнего дыхания) и переносящей его к органам и тканям (кровь и система кровообращения); 2) системы
утилизации кислорода, то есть в основном мышечной системы, потребляющей доставляемый кровью кислород. Таким образом, МПК зависит от способности системы внешнего дыхания максимально увеличить легочную вентиляцию и диффузионной способности легких; объема циркулирующей кро-ви
и общего содержания в ней гемоглобина; работы всех звеньев сердечнососудистой системы и в первую очередь величины предельного минутного
объема кровообращения (МОК); регуляторных возможностей нейрогуморальной системы перераспределять кровь в сторону наиболее активно работающих мышц; максимально возможных величин кровотока через активные
скелетные мышцы; особенностей работающих мышц, т.е. соотношения в них
медленных и быстрых волокон, плотности капилляров, содержания митохондрий и активности ферментов окислительного ряда в мышечных волокнах.
В соответствии с возрастными особенностями содержания гемоглоби-на
в крови, функций кровообращения и дыхания, изменениями энергетиче-ского
обмена организма человека происходят изменения величины МПК в процессе
онтогенеза (рис. 23.1). До периода полового созревания (12-14 лет) между
мальчиками и девочками в среднем нет различий в абсолютных вели-чинах
МПК. После этого периода во всех возрастных группах МПК у жен-щин на
25-30% меньше, чем у мужчин (рис. 23.1). Это, по-видимому, связано с
меньшим содержанием гемоглобина в крови и большим процентом жиро-вой
ткани. Наибольшие средние величины МПК достигаются к 20-25 годам. Затем
МПК постоянно снижается и в 60-70 лет составляет лишь 60-70% от МПК в
возрасте 20-30 лет (рис. 23.1). На основе этих изменений МПК можно
утверждать, что, начиная с 30-35 лет, функциональные возможности не толь-ко
нервно-мышечной системы, но и висцеральных систем человека (дыхание,
кровь, кровообращение и др.) начинают снижаться.
Чем выше уровень физической активности человека, тем больше у не-го
МПК. Независимо от возраста у лиц, ведущих малоподвижный образ жиз-ни,
МПК на 10-20% меньше, чем у более подвижных. В зрелом возрасте у лиц,
занимающихся физическими упражнениями, по сравнению с малоподвижными МПК на 50-200% выше. Из рис. 23.2 следует, что физиологическая
«стоимость» работы (по величине ЧСС) у лиц с меныиим МПК существенно
выше. Это означает, что величина реакций системы кровообращения и дыхания на физическую работу, а следовательно, и возможность возникновения
острых сердечно-сосудистых расстройств возрастает по мере снижения
аэробных возможностей человека.
После 30-35 лет физиологические резервы функций дыхания, крови и
кровообращения, обеспечивающие работоспособность человека, начинают
снижаться. Средний темп уменьшения максимально возможных реакций этих
систем и физической работоспособности после 30-40 лет составляет около
1% в год. Причиной этого являются как возрастные изменения в мышечной и
висцеральных системах, так и существенное уменьшение двигательной активности у лиц старше 20-30 лет. Зависимость количества лиц обоего пола,
471
••;?•
^<**<:
к
«стс.&.-
ж
80 Возраст, лет
ЗП'ЗГ
Рис. 23.1. Средние абсолютные (л/мин) и относительные (мл/мин/кг)
величины максимального потребления кислорода у лиц разного
возраста и пола
472
200 -
I
•ги ?н,; ;ч ь ^ьи-е';-;^2100
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Мощность
работы, кгм/мин
4,0
Потреблен
ие
кислорода,
'
Максимальное потребление
О^
•^*ж \ "I
Рис. 23.2. Зависимость между частотой сердечных сокращений,
мощностью работы и потреблением кислорода у нетренированных (1)
•^;;.-чл&«:>;«.--о*..'
и тренированных (2) людей
\ =
занимающихся физическими упражнениями хотя бы 30 мин в неделю, от возраста показана на рис. 23.3. Из этих данных следует, что за период с 30 до 60
лет количество лиц, уделяющих физической активности даже столь короткое
время (30 мин в неделю) уменьшается в 2-3 раза. Следует подчеркнуть, что
разделить степень влияния на мышечную и вегетативные системы возраста и
объема физических нагрузок практически невозможно. Известно лишь, что
постоянные занятия физическими упражнениями позволяют задержать «старение» двигательных функций приблизительно на 10-20 лет. С увеличением
возраста от 30 до 80 лет на фоне уменыиения мышечной активности человека
постоянно снижаются как суммарные суточные энерготраты, так и составляющие их затраты энергии на основной обмен и физическую активность
(рис. 23.4).
В возрасте от 30 до 80 лет в условиях снижающейся физической активности уменьшаются резервы вегетативных функций. Следствием этого яв-
ляется снижение работоспособности человека и его физического здоровья. У
лиц, не занимающихся спортом, начиная с 30-35 лет, с каждым годом снижается легочная вентиляция. К 60 годам по сравнению с 20-30-летними на 1030% уменьшаются все легочные объемы и емкости и, как следствие этого,
жизненная емкость легких. Максимальная рабочая вентиляция легких у неспортсменов уменьшается с 70-90 л/мин у молодых людей до 20-40 л/мин у
пожилых. Снижается выносливость дйхательных мышц. Уменышется диффузионная способность легких. Все это приводит к уменьшению доставки
кислорода к работающим мышцам и снижению их работоспособности. В результате снижения функций тканевого дыхания и сократительной способности миоцитов скелетных мышц снижается вентиляционный анаэробный порог, то есть зона мощности работы, при увеличении которой легочная вентиляция растет быстрее, чем мощность работы. Это также является причиной
снижения аэробной выносливости человека.
• 3°
20
16-29 30-39 40-49
50-59
60-69
Возраст,.
лет
Рис. 23.3. Зависимость между возрастом и процентным количеством
лиц, занимающихся физическими упражнениями
не менее 30 мин в неделю
Начиная с 30 лет и старше, у человека уменьшается объем циркулирующей крови. Это приводит к уменыиению суммарной кислородной емко-сти
крови и служит одной из причин увеличения концентрации молочной ки-слоты
в крови при анаэробных физических нагрузках, что неизбежно сопро-вождается
снижением работоспособности.
474
•?на ;-•
,.,.^3000
тл з ,тзп ?€~0С з к/
С 0 ГЯННЭНЙйф ОГ{
2600
П 1»ш Общие затраты
"""энергии
2200
3 1800
1й
I
1400
'ОГ Ь кзтзешлн-шу аоязмэтс
аснг,
У
!
^^
1Э Н Ш>.
О
Г511ЭЯЭ Я
„ _
Основноиобмен
о.
ё
р! ПП.
~" ГЙОАОЗ Н КЙЙбКЫД ОЮЯ5НШТ ГшУЛВУф РНН9ИШН-0 ':
1000
го
пэ
600
&• Затраты энергии и на
физические упражнения
70 80
28
50
60
Рис. 23.4.
тэтэвЧ г
г.эи мтоо811П»нм« йон^о^га йннз
_
ь
Возраст, лет
Зависимость суточных
энерготрат
от
возраста
мужчин,
П
40
ведущих малоподвижный образ жизни
С
С момента рождения ребенка с каждым прожитым годом максимально
возможная ЧСС уменьшается приблизительно на 1 удар (ЧСС = 220 - возраст
в годах). Одновременно с уменьшением предельной ЧСС снижаются сократительная функция миокарда и систолический объем. Все это приводит к
значительному уменьшению МОК, снижению максимально возможной величины потребляемого кислорода и работоспособности человека. После 30-40
лет, особенно при низком уровне физической активности, уменьшаются
плотность капилляров в мышцах (число капилляров на 1 мм2 мышцы), возможность увеличения их кровоснабжения, снижаются количество митохондрий в мышечных клетках и активность ферментов в них. Все это приводит к
уменыиению способности скелетных мышц утилизировать кислород и, следовательно, понижает работоспособность.
' * • : - •- Снижение функциональных резервов физиологических функций организма человека и его работоспособности по мере увеличения возраста (после
30-40 лет) на фоне сокращающейся физической активности сопровождается
следующим:
1. Изменения в нервно-мышечной системе человека приводят к снижению активности метаболических процессов в мышечных клетках, замедле-
№
нию скорости их сокращения и расслабления, значительному снижению силы, скорости и выносливости мышц. Все это проявляется в увеличении физиологической «стоимости» физической работы, или тяжести труда. ,к?
2. Возрастные изменения (у лиц старше 40-50 лет) в ЦНС приводят к
снижению устойчивости человека к воздействию на него стрессогенных факторов, увеличению утомляемости при умственной работе, а также при работах, требующих напряжения зрительного и слухового анализаторов, т.е. сопровождается повышением психо-эмоциональной напряженности трудовой
деятельности.
> V 3. Значительное снижение резервов кардио-респираторной системы
(способности усиливать свою деятельность до максимально возможных величин) помимо уменьшения кислородтранспортных возможностей организма и,
следовательно, физической работоспособности является причиной ограни-чения
возможностей человека адекватно реагировать на воздействия физиче-ских и
психо-эмоциональных раздражителей, увеличивает степень риска заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
4. Снижение специфической и неспецифической резистентности организма человека приводит к увеличению числа заболеваний как инфекционной, так и неинфекционной природы.
Итак, под влиянием возраста, на фоне уменьшающейся физической
активности снижаются функциональные резервы всех без исключения физиологических систем организма человека. Это, несомненно, является причиной снижения уровня здоровья, как физического, так и психического. В
практическом плане задача состоит в том, чтобы при множестве меняющихся
функций найти один интегральный показатель, отражающий состояние основных физиологических систем человека и способный служить количественным критерием уровня здоровья и индикатором степени старения.
Такими показателями, используемыми в настоящее время, являются
величины МПК и теста Р\УСро, определяющие физическую работоспособность (РЬуз1са1 \Уог1ап§ Сарасиу). Р\^Спо измеряется мощностью работы
(кгм/мин/кг) при пульсе 170 уд/мин. Для проведения этой пробы даются две
сравнительно небольшие нагрузки на велоэргометре (например, 300 и 600
кгм/мин) длительностью по 5 мин каждая с интервалом в 3 мин. В конце каждой работы измеряется ЧСС. Зная мощность работы и ЧСС при ее выполнении, по специальной формуле (В.Л. Карпман) рассчитывается мощность работы при ЧСС, равной 170 уд/мин, т.е. появляется возможность сравнивать
физиологические возможности различных людей при равных условиях (ЧСС =
170 уд/мин). Чем больше мощность выполняемой работы при заданном
пульсе, тем выше физическая работоспособность человека и его физическое
здоровье:
= К, + (N2 - N0
, ~ ' !.. №»
Г —I
где: N1 - мощность первой работы,
М2 - мощность второй работы,
••—————г
476
1^1 - ЧСС в конце первой работы и & - ЧСС в конце второй работы.
При косвенном определении МПК можно использовать формулу, с
помощью которой, зная величину Р^УСпо, легко рассчитать МПК: ^н юлс^г
'
хшшг
'
МПК = 1,7 Р>УС17о + 1240 (мл).
Специальные исследования убедительно показали, что между состоянием различных физиологических функций человека, степенью развивающегося под влиянием любоп работы утомления, умственной и физической работоспособности, психо-эмоциональной реактивностью, заболеваемостью с
временной утратой трудоспособности (особенно заболевания кардио-респираторной и нервно-мышечной систем) и величинами Р\УСпо и МПК существует очень тесная корреляционная связь. Чем выше эти показатели, тем
больше функциональные резервы физиологических систем, тем лучше здоро-вье
человека.
Таким образом, измерив МПК и РА^Спо, на основании данных приведенных в табл. 23.1, количественно оценивается уровень физического состояния (здоровья). Для лиц любого возраста и пола третья группа состояний является пограничной. Люди с величинами Р\УСпо и МПК, указанными в 1-й и 2-й
группах табл. 23.1, нуждаются в применении системы реабилитационных
мероприятий, ведущими среди которых будут физические упражнения.
Таблица23.1
Оценка физического здоровья человека на основе величины упго?
МПК (мл/мин/кг) и Р\УСпо (кгм/мин/кг) > нтнлн *1>ц^!И{;^
Возраст,
лет
Показатель
Физическое состояние
удовлеочень
хорошее,
плохое,
II
твориплохое,
тельное, III
1гр.
IV гр.
гр.
ф.
отличное,
Угр.
ЖЕНЩИНЫ
20-29
МПК
Р^Спо
30-39
мпк
Р\^С,70
40-49
мпк
<29
<10,4
<28
<10,0
<26 <9,0
Р^С,70
50-59
мпк
рж:170
<22
<7,9
29-34 10,412,5
28-33 10,012,0
26-31 9,011,4
22-28 7,910,3
35-43 12,615,7
34-41 12,215,0
32-40 11,514,7
29-36 10,413,2
44-48 15,817,5
42-47 15,116,9
41-45 14,816,2
37-41 13,314,8
>48 >17,5
>47 >16,9
>45 >16,2
>41 >14,8
477
МУЖЧИНЫ
20-29
МПК
30-39
Р^с170
мпк
Р^С170
40-49
мпк
Р\УС,70
50-59
60-69
мпк
Р^С170
мпк
<39 <14,6 39-43 14,616,4
<35 <13,1 35-39
13,1,14,9
<31 <11,6 31-35 11,613,4
<26 <9,8 26-32 9,811,9
<21 <8,2 21-26 8,210,0
44-51 16,519,1
40-47 15,017,9
36-43 13,516,4
33-39 12,014,9
27-35 10,113,5
Р^С170
шв. клйшоие &м*феот^-ЭшШ«'3'
х«|ж 23.3. Общие физиологические закономерности
улучшения здоровья при занятиях
физическими упражнениями
52-56 19,220,9
48-51 18,019,4
44-47 16,517,9
40-43 15,016,4
36-39 13,614,9
>56 >20,9
>51 >19,4
>47 >17,9
>43 >16,4
>39 >14,9
Систематическое выполнение человеком физических упражнений вызывает как минимум два положительных функциональных эффекта.
1. Усиливаются максимальные функциональные возможности всего
организма в целом и его ведущих систем (дыхания, крови, кровообращения). Об
этом свидетельствует рост максимальных величин физиологических показателей, характеризующих деятельность этих систем во время выполнения
предельных тестовых физических нагрузок. Например, о повышении аэроб-ной
выносливости говорят увеличение предельных величин МОК и МПК при
выполнении максимальных аэробных нагрузок.
2. Повышается эффективность (экономичность) деятельности всего
организма в целом и его органов и систем при выполнении дозированной
мышечной работы. Об этом свидетельствует уменьшение физиологических
реакций ведущих висцеральных систем (кровообращения, дыхания) при выполнении стандартной немаксимальной работы. Так, в частности, при выполнении одинаковой нагрузки у тренированного человека, по сравнению с нетренированным, или у одного и того же человека после 2-3-месячного перио-да
аэробной тренировки имеют место меныние функциональные сдвиги (ЧСС,
артериального давления, легочной вентиляции, температуры тела, концентрации лактата в крови), а также снижение энергетических расходов (например, уменьшение потребления кислорода) при выполнении такой же нагрузки.
Однако не всякая даже систематическая физическая активность может
считаться тренирующей, поскольку повышение функциональных возможностей органов, физиологических систем и организма в целом происходит толь-ко
в том случае, если физические нагрузки у человека достигают или превы-шают
пороговую величину. Такая пороговая тренирующая нагрузка должна
478
превышать привычную повседневную бытовую и производственную работу
мышц. Основное правило при выборе величин пороговых тренирующих нагрузок состоит в том, чтобы они находились в соответствии с текущими
функциональными возможностями конкретного человека. Одна и та же нагрузка может быть пороговой или надпороговой для малотренированнного
человека и ниже пороговой, а потому неэффективной, для тренированного.
Следовательно, принцип тдивидушшзацш подхода к дозированным оздоровительным тренирующим упражнениям базируется на физиологической основе пороговости любого воздействия вообще, и физических нагрузок в частности. Следующее условие - постепенность повышения нагрузок - также является следствием физиологического принципа пороговости нагрузок, так как
последние по мере повышения функциональных возможностей человека выполнять физические упражнения должны постепенно увеличиваться.
Таким образом, для сохранения и улучшения состояния здоровья лиц
разного возраста, пола и, что наиболее существенно, людей, обладающих
различной исходной физической работоспособностью, требуются неодинако-вые
пороговые нагрузки.
Основными параметрами физической нагрузки являются ттенсивностъ (или мощность), длителъностъ ее выполнения и частота занятий в
неделю, которые вместе определяют объем нагрузки. Любой из этих параметров играет самостоятельную роль в определении тренирующего эффекта. В
то же время их взаимовлияние столь велико, что выделить относительную роль
каждого из них и степень взаимосвязи между ними не представляется
возможным. Эффект использования физиологически обоснованных физических нагрузок в оздоровительных целях показан на рис. 23.5. Из представленных данных следует, что в возрасте 18-28 лет и 40-50 лет лица, использующие дополнительные физические нафузки, имеют существенно большие
функциональные резервы кардио-респираторной системы по сравнению с
людьми, ведущими «сидячий» образ жизни. У первых значительно болыле
МПК (основной показатель здоровья) и меньше ЧСС в покое (см. рис. 23.5).
Интенсивность физических нагрузок - один из основных параметров,
нормируемых (задаваемых) при их использовании в оздоровительных целях.
Имеется два физиологических подхода к определению интенсивности нагрузки. Первый заключается в прямом измерении скорости потребления кислорода - абсолютной (л/мин) или относительной (% МПК) - во время выполнения физических упражнений. Остальные методы косвенные. Основаны
они на наличии прямой зависимости между интенсивноетью аэробной нагрузки и изменением физиологических показателей во время ее выполнения
(ЧСС, легочная вентиляция). Например, в практичееких целях для определения интенсивности физической нагрузки чаще всего используется прямая зависимость между мощностью работы (величиной потребляемого кислорода)
иЧСС.
Зависимость тренировочного эффекта от интенсивности (мощности)
совершаемой человеком работы показана на рис. 23.6. Прирост МПК начина-
Максимальное потребление кислорода (МПК,
мл/мин/кг)
и>
\\ о
\\
с
о»::
0. *
4-
Частота сердечных сокрашений в
покое (уд/мин)
о
о
о
480
ется в случае, если мощность тренировочной нагрузки составляет не менее
50-60% от исходной МПК. Увеличение интенсивности физической работы
более чем на 75-80% от МПК не приводит к существенному увеличению
аэробных возможностей человека (речь идет о неспортсменах) и, следовательно, улучшению его здоровья. Наиболее простым методом определения (и
контроля) интенсивности тренировочных нагрузок у человека является измерение ЧСС. В основе определения интенсивности (мощности) тренировочной
нагрузки по ЧСС лежит прямая связь между ними: чем больше величина
аэробной нагрузки, тем выше ЧСС. Для определения интенсивности тренировочной нагрузки у людей разного пола, возраста и уровня физической подготовленности (тренированности) используют не абсолютные, а относительные
величины ЧСС. На практике чаще используется относительная рабочая ЧСС выраженное в процентах отношение ЧСС во время нагрузки, то есть рабо-чей
ЧСС (ЧССр) к максимальной для данного человека ЧСС (ЧССмакс): *;' .ф
%ЧСС =
50
ЧСС„
ЧСС,
100%
70
90 100
%МПК
Интенсивность нагрузки
* ь..
„
.2
сг,
_^
1
а,
С
4
30
'^
Рис. 23.6. Зависимость прироста величин максимального потребления
кислорода (мл/мин/кг) от интенсивности (% МПК)
тренировочных нагрузок
481 Мс^ Приблизительно
ЧССмакс можно рассчитать по формуле:
ййЛйЧл --,»*
V
ЧССмакс= 220 - возраст (в годах).
с,ж ^
! Чем ниже уровень физической подготовленности человека, тем мень-ше
должна быть интенсивность (абсолютная и относительная) тренировочной
нагрузки. Так, в начале занятий интенсивность физической нагрузки не рекомендуется задавать более 50-60% от МПК, или 60-70% ЧССмаКс- Для определения необходимой интенсивности нагрузки по ЧСС используется простая
формула: 180 - возраст (в годах). По мере повышения физической подготовленности человека интенсивность тренирующих нагрузок (в пульсовом исчислении) повышают до 70 и далее до 80% от ЧССмакс. Лишь при этом усло-вии
достигается положительный эффект в улучшении физического здоровья
человека.
Следующим параметром, определяющим оздоровительный эффект
физических упражнений, является частота (число) тренировочных занятий в
неделю. Оздоровительный эффект числа тренировочных занятий в неделю
находится в сложной зависимости от интенсивности физических упражнений и
их продолжительности в каждый перйод тренировки. Одинаковый оздоровительный эффект может быть достигнут относительно короткими (но интенсивными) ежедневными физическими упражнениями и продолжительными (но
менее интенсивными) тренировками 2-3 раза в неделю. Увеличение числа
занятий более 3 в неделю не дает человеку дополнительного тренировочного
эффекта в виде прироста МПК и Р\УСпо, а следовательно, и повышения уровня
здоровья. Пороговое число занятий в неделю для тренировки общей физической
работоспособности (физического здоровья) у лиц любого возрас-та составляет 3
раза в неделю. Столько же раз необходимо минимально тре-нироваться для
повышения силовых и скоростных качеств. Зависимость при-роста величины
максимальной аэробной работоспособности (МПК), а значит, и физического
здоровья от числа занятий в неделю показана на рис. 23.7. Ис-ходя из
представленных на рисунке данных, оздоровительный эффект значи-тельно
возрастает при увеличении числа занятий от 1 до 3 раз в неделю. За-тем этот
прирост сохраняется, но существенно меньшим по величине. IДля достижения тренировочного (оздоровительного) эффекта физическая нагрузка должна быть достаточно длительной. Это утверждение отно-сится
к продолжительности отдельных упражнений в тренировочном заня-тии,
длительности самого тренировочного занятия и тренировочного цикла в целом.
Пороговая длительность тренировочной нагрузки зависит от ее интен-сивности.
При низкой мощности физической работы она должна быть более длительной.
В оздоровительных целях продолжительность занятия должна составлять 30-40
мин (см. рис. 23.7). Общая продолжительность занятий, при которой
проявляется выраженный оздоровительный эффект, составляет для аэробной
тренировки (выносливости) 12-16 недель, а для тренировки сило-вых и
скоростных качеств - 10-12 недель. У начинающих заниматься оздоровительной физической культурой (в зависимости от исходного уровня физи-
482
ческого здоровья) через 2-3 месяца тренировки МПК повышается на 10-25%, а
через 2-3 года может увеличиться на 30-50%.
* >л
I
4-
э-
о
с ,~
е
*
>рненф нтаодаш-жэтен то нтэомнзнаве
2
II
II
8
«от Снш,1шшзн:днн >г.^оп':мг'1'эед
эн о- •" Е э-эио к Ж1М йп. . . жна
я УН а ймтшв€ ог.^нин эояочосюО .кааоао)
•дс спозгбэнмгнф) нтэондоэопэоюовс!»
ев
I
о
.
""•К ОМ«1ЕОТЭ ,<МГ,5ЕЭН 8 КЕ^Г| С Т5
•'>из н хиаоамо кн*"1"" """1"йп.|х я
йошт I
гг '
е
-н
-в!
0
" ^—
15
€ (т
У*1 оп
м'
30
45
НННЗРНЕМ^ -Ь.
60 Продолжительность тренировки, мин /5 0Я
,КОТЭКНВ<З.ХОЗ ТЭООНОП ТОТ€;М
Рис. 23.7. Зависимость тренировочных эффектов (прирост МПК) от числа ,/п
занятий в неделю (1) и продолжительности каждого занятия (2)
При использовании физиологически обоснованных режимов физических нагрузок в оздоровительных целях величина их положительного эффек-та
зависит от исходной физической подготовленности (уровня здоровья) человека (рис. 23.8). Как следует из рисунка, во всех возрастных группах степень прироста физической работоспособности человека, выражаемая в процентах от исходной, тем болыне, чем ниже исходная физическая работоспособность (по данным МПК).
483
Интенсивность, длительность и частота тренировочной нагрузки вместе определяют ее объем. Если интенсивность нагрузки достигает пороговой
величины или превышает ее, то ее общий объем является основным фактором
улучшения физического здоровья. Чем чаще и длительнее тренировочные
занятия, тем больше их тренировочный эффект. Особенно ярко это проявляется при тренировке аэробной выносливости. При равной энергетической
«стоимости» результат тренировки мало зависит от используемых видов упражнений (бег, ходьба, плавание, езда на велосипеде, игра в теннис). При использовании разных видов физических упражнений, при условии их равной
длительности и интенсивности величина прироста МПК колеблется в пределах от 5 до 20% за весь период тренировки.
не
к
60
1
50
о.
§
§
5
•
е
-1
40
зо
20
с& 'мши
10
0
30
Максимальное потребление кислорода (мл/мин/кг) до
начала тренировки
Рис. 23.8. Зависимость прироста физической работоспособности (в %) от
исходных величин максимального потребления кислорода
Связь между объемом тренировочной нагрузки и оздоровительным
эффектом (степенью прироста МПК) не линейна: если занятия 2 ч в неделю
могут приводить к увеличению МПК на 0,3-0,4 л/мин, то удвоение общего
объема нагрузки (до 4 ч в неделю) вызывает увеличение лишь на 0,5-0,6
л/мин. ,._ ,..,,.^м-;, ,,г.,,.* я ».,,-^ л
484
I
(
Обратимость тренировочных эффектов - это свойство организма чеI
ловека, проявляющееся в том, что достигнутые эффекты постепенно уменьшаются при снижении тренировочных нагрузок ниже порогового уровня или
вовсе исчезают после полного прекращения занятий. После повышения нагрузок или возобновления занятий вновь возникают прежние положительные
эффекты (увеличение мышечной работоспособности). У лиц, систематически
занимающихся физическими упражнениями, снижение физической работоспособности, а значит, и физического здоровья проявляется уже через 2 недели после прекращения тренировок, а через 3-6 месяцев уровень их физической подготовленности снижается до предтренировочного. Особенно быстро
тренировочные эффекты уменьшаются за первые 1 -2 месяца после прекращения дополнительных физических нафузок. У лиц, занимавшихся физической
культурой не очень продолжительное время (2-4 месяца), большинство продолжительных тренировочных эффектов исчезает за 3-6 недель после прекращения тренировки.
I
Тренируемость - это свойство живого организма увеличивать свои
функциональные возможности под влиянием систематической тренировки.
Она характеризуется восприимчивостью человека к физической тренировке.
Количественно тренируемость может оцениваться величиной тренировочных
эффектов. Чем они больше в ответ на данный вид тренировки, тем выше тренируемость. Последняя значительно отличается у лиц разного пола и возраста и даже у людей одного пола и возраста. Одни люди проявляют высокую
степень тренируемости при силовой тренировке, другие — при тренировке
аэробной выносливости. У людей одной возрастно-половой группы степень
тренируемости в значительной степени определяется исходным уровнем
функциональных показателей, определяющих состояние их мышечной и кардио-респираторной систем.
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о том, что
|*
ухудшение или улучшение состояния здоровья человека определяются не
только, а может быть, и не столько возрастными изменениями в нервномышечном аппарате, сколько огромным влиянием уровня двигательной активности на все без исключения физиологические функции организма человека. Неудивительно поэтому, что величина физической работоспособности
человека не только характеризует состояние его физического здоровья, но и
является одним из главных факторов, влияющих на уровейь психического
здоровья индивидуума и его социальную активность. Следует также особенно подчеркнуть, что использование дополнительных физических нагрузок мощный фактор сдерживания развития негативных возрастных изменений во
всех физиологических системах организма человека, сохранения на высоком
уровне его работоспособности и, что самое главное, здоровья.
^»
!
)
'
•
|
.
.
|
|
*
р