Книга: Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная
Назад: Раздел II Частная спортивная физиология
Дальше: 16. Влияние генома на функциональное состояние, работоспособность и здоровье спортсменов
13.1.1. Влияние повышенной температуры и влажности
Повышенное теплообразование при мышечной работе приводит к изменению существующих механизмов теплоотдачи.
В комфортных условиях теплопотери осуществляются следующим образом:
• 15 % – за счет тепло проведения и конвекции;
• 55 % – путем лучеиспускания;
• около 30 % – за счет испарения жидкости с кожных покровов и дыхательных путей; при этом на испарение 1 л жидкости расходуется 580 ккал.
При повышении температуры окружающего воздуха теплоотдача путем проведения и конвекции резко снижается и возрастает испарение пота. В свою очередь, усиленное потообразование приводит к нарушению водного баланса организма – дегидратации (обезвоживанию), которая вызывает прежде всего напряжение функций сердечно-сосудистой системы. Повышенная влажность воздуха серьезно затрудняет теплоотдачу путем испарения пота. Все это ведет к накоплению тепла в организме, создавая риск перегревания и даже тепловых ударов. Естественно, в таких условиях спортивная работоспособность существенно ухудшается.
Таким образом, снижение работоспособности спортсменов в условиях повышенной температуры и влажности воздуха может быть обусловлено снижением кислородтранспортных возможностей сердечно-сосудистой системы, дегидратацией организма и развитием его перегревания.
На основе механизмов саморегуляции предупреждение перегревания организма осуществляется тремя физиологическими процессами.
• Первый из них состоит в усилении кожного кровотока, что увеличивает перенос тепла от ядра к поверхности тела и обеспечивает снабжение потовых желез водой. Кожный кровоток при физической работе в условиях высокой температуры может увеличиваться в 10–15 раз, составляя около 20 % минутного объема крови. В комфортных условиях при такой же работе эта величина не превышает 5 %.
• Второй физиологический процесс обусловлен усиленным потообразованием и его испарением. Потоотделение у спортсменов на марафонской дистанции может достигать 12–15 л/ч; в обычных условиях в состоянии относительного покоя оно составляет 0,5–0,6 л/сут.
• Наконец, в условиях повышенной температуры окружающей среды уменьшаются скорость потребления кислорода и энергетические расходы, что приводит к снижению теплопродукции.
Потеря воды организмом при тренировках и соревнованиях в условиях жаркого климата может достигать до 8-10 л в сутки. Кроме того, потери воды происходят путем мочеотделения (около 1 л) и испарения с дыхательных путей (0,75 л).
Естественно, такие потери жидкости должны обязательно восполняться. По современным представлениям, дополнительный прием жидкости нужно осуществлять в достаточном количестве (с учетом величины влагопотерь), дробными дозами, с добавлением солей и витаминов.
Регулярное пребывание человека в условиях повышенной температуры и влажности воздуха, а также физические тренировки, связанные с повышением температуры тела, приводят к адаптации (акклиматизации) организма, что характеризуется повышением работоспособности в этих условиях. Лица, хорошо подготовленные физически, легче переносят повышение температуры и влажности воздуха. При подготовке к соревнованиям в жарком климате нужно проводить тренировки в аналогичных условиях за 10–14 суток.
13.1.2. Влияние пониженной температуры
При пребывании человека в условиях пониженной температуры воздуха (Крайний Север, Заполярье) энергия АТФ расходуется главным образом на теплопродукцию и меньше ее остается на обеспечение мышечной работы. Для сохранения тепла в ядре тела теплоизолирующая оболочка увеличивается в 6 раз путем уменьшения кожного кровотока. В организме происходит перестройка обменных процессов. Повышается потребность в жирах. Калорийность питания должна увеличиваться на 5 % при каждом снижении среднемесячной температуры воздуха на 10 °C. При этом почками усиленно выводятся витамины С, В и В, зато лучше усваиваются жирорастворимые витамины A, D и Е.
В организме уменьшаются запасы углеводов и увеличиваются запасы липидов. Содержание глюкозы в крови без всяких признаков патологии уменьшается вдвое (до 45 50 мг%). С уменьшением температуры тела основной обмен увеличивается, возрастает активность щитовидной железы. Описанные перестройки в организме снижают его физическую работоспособность, особенно в период полярной ночи.
13.2. Спортивная работоспособность в условиях измененного барометрического давления
Спортсменам нередко приходится работать в условиях измененного барометрического давления. Тренировки и соревнования в горах сопряжены с влиянием на организм факторов гипобарии. Они характеризуются снижением общего давления, парциального давления газов, прежде всего кислорода, понижением температуры и влажности воздуха, высокой его ионизацией, повышенной солнечной радиацией и уменьшением силы гравитации. С другой стороны, аквалангисты, пловцы-подводники, акванавты испытывают воздействие гипербарических условий. Ив том и в другом случае основным биологическим фактором, вызывающим ухудшение функций организма и снижение работоспособности, является кислород. При этом процентное содержание кислорода и на высоте, и на глубине остается постоянным (около 21 %), но уменьшается или возрастает парциальное (частичное) его давление, поэтому на высоте более 3000 м при вдыхании воздуха развивается кислородная недостаточность (гипоксия), а на глубинах свыше 60 м (опять же при дыхании воздухом) возникает отравление избыточным содержанием кислорода (гипероксия).
13.2.1. Влияние пониженного барометрического давления
Высоты до 1000 м над уровнем моря принято считать нижнегорьем, от 1000 до 3000 м – среднегорьем и выше 3000 м высокогорьем.
Основные тренировки, а иногда и соревнования проводятся на высотах 2500–3000 м, т. е. в среднегорье.
Первые дни нахождения человека в среднегорье сопровождаются снижением аэробных возможностей, увеличением энерготрат на одну и ту же нагрузку, ухудшением функционального состояния организма, вялостью, нарушением сна. По прошествии 10–15 суток наступает адаптация, которая характеризуется тем, что в покое и при умеренной мышечной деятельности люди чувствуют себя хорошо; тяжелые физические нагрузки затруднены главным образом вследствие снижения напряжения кислорода в крови (гипоксемия).
При снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, альвеолярном воздухе и в крови может развиться патологическое состояние – гипоксия. Первые ее признаки появляются при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе ниже 140 мм рт. ст. (нормальная величина на уровне моря около 160 мм рт. ст.), что возможно на высоте 1500 м и более. Гипоксию нередко называют «коварным» патологическим состоянием.
В основе «коварства» гипоксии лежит характерная триада признаков:
• эйфория (повышенное настроение);
• потеря сознания без предвестников, на хорошем психоэмоциональном фоне;
• ретроградная амнезия (утрата памяти о предшествующем событии).
Изменения функций организма при гипоксии носят адаптационный и компенсаторный характер и направлены на борьбу с кислородной недостаточностью. Это проявляется прежде всего усилением функций органов дыхания и кровообращения, увеличением количества эритроцитов, гемоглобина, объема циркулирующей крови и возрастанием ее кислородной емкости.
При значительной степени кислородной недостаточности или ухудшении компенсаторных реакций в организме человека развивается ряд физиологических и патологических изменений, получивших название горной, или высотной, болезни. Она проявляется снижением подвижности основных нервных процессов, нарушением функций вегетативных и сенсорных систем, координации движений, уменьшением показателей физических качеств. Субъективные признаки выражаются головной болью, головокружением, они сопровождаются носовыми кровотечениями, одышкой, тошнотой, рвотой, возможна потеря сознания.
По мере пребывания на высоте устойчивость организма к недостатку кислорода повышается, улучшается самочувствие людей, стабилизируются функции организма и физическая работоспособность. Другими словами, развивается адаптация или частный ее случай – акклиматизация, которая осуществляется по двум физиологическим механизмам: а) путем повышения доставки кислорода тканям вследствие нормализации функций кислородтранспортной системы; б) приспособлением органов и тканей к пониженному содержанию кислорода в крови и уменьшением вследствие этого уровня метаболизма.
В первые дни пребывания в условиях среднегорья физическая работоспособность снижается как по прямым, так и по косвенным ее показателям. Особенно существенно снижение работоспособности в тех видах спорта, для которых характерен значительный кислородный запрос (бег на средние и длинные дистанции, плавание, велосипедные и лыжные гонки). Главной причиной снижения работоспособности в этих условиях является увеличение кислородного долга. В видах спорта, где работа протекает преимущественно в анаэробных условиях (гимнастика, акробатика, тяжелая атлетика, спринтерский бег), результаты практически не изменяются.
После пребывания спортсменов в среднегорье и по возвращении их на равнину в течение 3–4 недель сохраняется повышенная физическая работоспособность, а спортивные результаты нередко улучшаются. Физиологический смысл этого явления заключается в адаптированности организма к условиям гипоксии. Поэтому перед ответственными соревнованиями, особенно в видах спорта на выносливость, рекомендуются тренировки спортсменов в горных условиях или в специальных рекомпрессионных камерах. Разработана также тренировка с дыханием в замкнутом пространстве (например, в резиновый мешок), в котором по мере дыхания снижается содержание кислорода.
13.2.2. Влияние повышенного барометрического давления
Представители некоторых спортивных специализаций (акванавты, ныряльщики, подводные пловцы, аквалангисты) в период пребывания под водой подвергаются воздействию повышенного барометрического давления. В комплексном действии факторов, определяющих специфику такого труда, ведущая роль принадлежит влиянию повышенного давления среды и его перепадов, повышенных парциальных давлений газов, а также изменениям, происходящим в организме вследствие нарушения газового равновесия со средой, вызывающего насыщение и рассыщение организма индифферентными газами.
Исследования влияния повышенного барометрического давления на организм человека сопряжены с методическими трудностями, которые определяются тем, что экспериментатор не всегда может находиться вместе с обследуемым; во многих случаях оказывается невозможным использование необходимой аппаратуры. Поэтому большинство фактических материалов о влиянии гипербарии на организм получено в период последействия.
При анализе реакций организма на действие комплекса перечисленных факторов следует иметь в виду, что в процессе эволюции у человека и наземных животных не выработались специальные адаптационные механизмы, реагирующие на значительное возрастание парциальных давлений кислорода и других газов, на процесс проникновения их в кровь и ткани. Свои защитные функции организм осуществляет опосредованно, преимущественно за счет компенсаторных реакций.
Все изменения в организме проявляются двумя типами:
• физиологические сдвиги, обусловленные влиянием факторов гипербарии при соблюдении необходимых требований к пребыванию под водой;
• патологические изменения, связанные с нарушением режимов безопасности или неисправности дыхательной аппаратуры.
При действии повышенного барометрического давления на организм возникают функциональные изменения со стороны разных органов и систем. Изменения функций ЦНС указывают на нарушение уравновешенности основных нервных процессов, характеризующееся снижением силы внутреннего торможения и преобладанием процессов возбуждения. Со стороны дыхательной системы отмечается увеличение сопротивления дыханию, уменьшение скорости выдоха и снижение максимальной вентиляции легких.
Наиболее типичной и закономерной реакцией органов кровообращения является урежение сердечных сокращений, понижение максимального и повышение минимального артериального давления, т. е. уменьшение пульсового давления. Наблюдается также замедление скорости кровотока, снижение количества циркулирующей крови, ударного и особенно минутного ее объемов. Эти изменения следует рассматривать как приспособительную реакцию организма, направленную на ограничение избыточного поступления кислорода в органы и ткани. Изменения в периферической крови характеризуются уменьшением количества эритроцитов и гемоглобина, умеренно выраженным лейкоцитозом; при этом снижаются осмотическая стойкость и фагоцитарная активность лейкоцитов.
У лиц названных специализаций угнетается секреторная деятельность пищеварительных желез; моторная функция желудочно-кишечного тракта усиливается, возрастает диурез. Все виды обмена веществ нарушаются, что приводит к снижению энергообмена и падению уровня физической работоспособности. Возникающие в организме изменения в большинстве случаев носят функционально-приспособительный характер и через несколько часов, как правило, все показатели возвращаются к норме.
Во время работы под водой при нарушении режимов безопасности могут возникать различные патологические состояния и профессиональные заболевания. К их числу относятся: отравление кислородом, кислородное голодание, отравление углекислым газом, переохлаждение или перегревание организма, утопление, особый синдром повышенного давления (барогипертензионный синдром), баротравма легких и декомпрессионная болезнь. Лечением и профилактикой этой патологии занимаются специально подготовленные врачи-физиологи и водолазные специалисты.
Спортсмены, тренеры и медицинские работники, обеспечивающие тренировки и соревнования в условиях гипербарии, должны хорошо знать о возможности возникновения и характере функциональных сдвигов и патологических нарушений в организме людей в период пребывания под водой. В случае появления профессиональных заболеваний пострадавшие должны доставляться в бароцентры (а не в больницы!) для проведения лечебных мероприятий, где имеются необходимое оборудование и соответствующие специалисты.
13.3. Спортивная работоспособность при смене поясно-климатических условий
Характерной особенностью отечественной физиологии и медицины является признание тесной взаимосвязи организма с внешней средой.
Природные явления подвержены периодическим колебаниям. В соответствии с ритмическими изменениями явлений природы в организме человека и животных сформировались определенные ритмы физиологических функций, получившие название «биологические ритмы». Изменения внешней среды неизбежно отражаются на физиологических реакциях организма, обусловливая состояние уравновешенности его с внешней средой, что вытекает из учения И.М. Сеченова и И.П, Павлова о тесном взаимодействии организма и внешней среды, их единстве.
Различают суточные (точнее – околосуточные), около-месячные, сезонные (или годичные), многолетние и другие биоритмы.
Среди биологических ритмов человека центральное место занимают околосуточные, или циркадные (циркадианные), ритмы, период которых около 24 часов. Стереотипные, тысячелетиями повторяющиеся суточные колебания среды в виде смены дня и ночи создали в организме прочную систему последовательных изменений функций организма. Суточные колебания обнаруживаются в деятельности высших отделов ЦНС, в гемодинамике и дыхании, в системе крови и терморегуляции, в деятельности пищеварительного аппарата и обмена веществ, в мышечной силе, быстроте и выносливости, физической и умственной работоспособности и в других проявлениях жизнедеятельности организма.
В настоящее время известно около 60 разных физиологических функций организма, имеющих четкую суточную периодику, причем фаза максимальной деятельности в большинстве случаев приходится на период бодрствования, а минимум – примерно на 4 часа ночи. Строгое чередование физиологических процессов во времени является одним из выражений биологической целесообразности и физиологической целостности организма.
Возможность нарушения суточных биологических ритмов обусловлена двумя факторами:
1) сменной работой (ночные смены, вахты);
2) быстрым перемещением людей в широтном направлении при пересечении нескольких часовых поясов.
Перестройка биоритмов проявляется как субъективными, так и объективными нарушениями (быстрая утомляемость, слабость, бессонница в ночное время и сонливость в дневные часы, изменения функций организма и пониженная работоспособность). В отечественной литературе подобное состояние человека получило наименование «десинхроноз». Выраженность десинхроноза, характер и скорость адаптационных перестроек в новых условиях зависят от величины поясно-временных сдвигов, направления перелета, контрастности поясно-климатического режима в пунктах постоянного и временного проживания, характера двигательной деятельности спортсменов. При возвращении в место постоянного жительства реадаптация людей протекает в более короткий период, чем адаптация к новым условиям.
В основе формирования суточной периодики лежит условно-рефлекторный динамический стереотип, образование которого в новых условиях проходит несколько фаз:
• 2-5-е сутки после перелета характеризуются снижением функций организма и прямых показателей работоспособности;
• 6-10-е сутки сопровождаются колебаниями названных показателей;
• 11-14-е сутки – характеризуются полным их восстановлением и после 15 суток иногда отмечается превышение исходного уровня (сверхвосстановление).
Существенное влияние на процессы адаптации к новым поясно-климатическим условиям оказывает специфика двигательной деятельности. В частности, десинхроноз больше сказывается на выполнении скоростных, скоростно-силовых и сложнокоординационных упражнений; в упражнениях на выносливость его влияние значительно меньше.
Работоспособность спортсменов изменяется также от месяца к месяцу, от сезона к сезону, т. е. зависит от биоритмов с длительными периодами. Однако изучены они недостаточно, поэтому в настоящее время нет убедительных, научно обоснованных предпосылок для использования их в тренерской практике.
13.4. Физиологические изменения в организме при плавании
Спортивная деятельность при плавании имеет ряд физиологических особенностей, отличающих ее от физической работы в обычных условиях воздушной среды. Эти особенности обусловлены механическими факторами, связанными с движением в плотной водной среде, горизонтальным положением тела и большой теплоемкостью воды.
Плотность воды примерно в 775 раз больше плотности воздуха, а отсюда затруднение движений, ограничение скорости и большие энерготраты. При плавании основная мышечная работа затрачивается не на удержание пловца на воде, а на преодоление силы лобового сопротивления. Ее величина зависит от вязкости воды, размеров и формы тела и скорости плавания. Средняя скорость при плавании разными стилями колеблется от 1,5 м/с (брасс) до 1,8 м/с (кроль). Расход энергии при плавании на различных дистанциях зависит от их длины и мощности работы. На дистанциях 100-1500 м он составляет в среднем от 100 до 500 ккал.
Гипогравитация в соответствии с законом Архимеда приводит к тому, что масса тела человека в воде не превышает 1–1,5 кг. В таких условиях в спокойном состоянии деятельность различных органов и систем аналогична их функционированию в состоянии невесомости. Этому способствует и горизонтальное положение тела при плавании, что облегчает работу сердца, улучшает расслабление мышц и функции суставов.
Теплоемкость воды в 25 раз, а ее теплопроводность в 5 раз больше, чем воздуха. Длительное пребывание пловцов даже в относительно теплой воде может приводить к значительным потерям тепла и переохлаждению тела. Однако у тренированных пловцов механизмы, обеспечивающие сохранение температурного гомеостаза, более совершенны, чем у людей, не адаптированных к охлаждению. Поэтому плавание в любом возрасте является одним из эффективных средств закаливания.
Названные особенности водной среды оказывают специальное влияние на деятельность различных органов и систем. В частности, в процессе тренировки у пловцов формируется особое комплексное восприятие различных раздражителей, называемое «чувством воды». Оно обусловлено ощущениями, возникающими при раздражении тактильного, температурного, проприоцептивного и вестибулярного рецепторов. При наличии «чувства воды» пловцы хорошо анализируют малейшие изменения в величине сопротивления воды, ее давление и температуру. Эти ощущения способствуют улучшению движений пловца.
Функции зрительной и слуховой сенсорных систем при нахождении пловца под водой существенно ухудшаются. Предметы в воде видятся смутно, расплывшимися, на расстоянии, не соответствующем действительному. Звук в воде распространяется со скоростью 1500 м/с (на суше – 330 м/с), поэтому практически одновременно приходит в оба уха, что затрудняет определение его направления.
Двигательная деятельность пловца также имеет свои особенности, которые определяются горизонтальным положением тела, большим сопротивлением воды движению, выработкой специфических двигательных автоматизмов и новых координации движений, строгой последовательностью работы отдельных мышечных групп, включением в работу преимущественно мышц рук и плечевого пояса (до 70 %) и ног – при плавании брассом. Под влиянием тренировки у пловцов хорошо развивается сила мышц. При плавании основные мышечные группы выполняют динамическую работу. Мышцы должны быть адаптированы к работе как в аэробных, так и в анаэробных условиях. При этом, чем длиннее дистанция, тем большее– значение приобретают аэробные процессы.
Деятельность вегетативных органов и систем у пловцов также имеет свои особенности. Тренированным пловцам свойственны брадикардия, умеренное повышение артериального давления, усиленный венозный приток к сердцу, увеличение ударного и минутного объемов крови, расширение полостей сердца и умеренная гипертрофия миокарда. При дыхании пловцам приходится преодолевать сопротивление воды, в связи с этим у них хорошо развита дыхательная мускулатура. При плавании вырабатывается новый автоматизм дыхания, который характеризуется уменьшением длительности дыхательного цикла, увеличением частоты и минутного объема дыхания. Легочная вентиляция при плавании может возрастать до 120–150 л/мин, ЖЕЛ у хорошо тренированных пловцов достигает 5,8–6 л.
Изменения в картине крови при плавании характеризуются увеличением содержания эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов. При плавании почти отсутствует потоотделение, поэтому продукты обмена веществ у пловцов могут выводиться только через почки, что предъявляет дополнительные требования к их функциям. Нарушения проницаемости почечных капилляров нередко приводит к появлению в моче белка и эритроцитов. Изменение деятельности почек является одной из специфических реакций организма на плавание.
Потребление кислорода при плавании у квалифицированных спортсменов составляет около 5–6 л/мин, что близко к величинам МПК. Кислородный запрос у пловцов доходит до 30 л/мин, который не полностью удовлетворяясь, приводит к развитию кислородного долга (10–15 л).
При плавании хорошо развиваются аэробные и анаэробные возможности организма, позволяющие обеспечивать высокие энерготраты (до 10–15 ккал/мин). Однако КПД при плавании очень низкий и у высококвалифицированных спортсменов не превышает 4–5%.
Плавание как вид спорта – удел молодых; для людей зрелого и пожилого возраста – хорошее средство физического развития, тренировки на выносливость и закаливания.
14. Физиологические основы спортивной тренировки женщин
Роль женщин в производственной сфере, спорте и общественной жизни непрерывно возрастает, от укрепления их здоровья зависит развитие будущего поколения. Это делает необходимым всестороннее научное обоснование физического воспитания и спортивной тренировки женщин.
14.1. Морфофункциональные особенности женского организма
Особенности строения и функционирования женского организма определяют его отличия в умственной и физической работоспособности. В общебиологическом аспекте женщины по сравнению с мужчинами характеризуются лучшей приспособляемостью к изменениям внешней среды (температурные сдвиги, голод, кровопотери, некоторые болезни), меньшей детской смертностью и большей продолжительностью жизни.
14.1.1. Деятельность центральной нервной системы и сенсорных систем
Для организма женщин характерны специфические особенности деятельности мозга. Доминирующая роль левого полушария у них проявляется в меньшей степени, чем у мужчин. Это связано с достаточно выраженным представительством речевой функции не только в левом, но и в правом полушарии. Женщин отличает высокая способность к переработке речевой информации, овладению родным и иностранным языком, синхронному переводу, а также словесно-аналитическая стратегия решений и высокая степень речевой регуляции движений. В процессе их обучения физическим упражнениям следует делать акцент на метод рассказа. Отмечено, что объяснение, словесный анализ движений, доведение до сознания отдельных их элементов, разъяснение ошибок существенно ускоряют овладение движением, формирование двигательных навыков. При запоминании слов женщины превосходят мужчин как по кратковременной, так и по долговременной вербальной памяти.
Но цифровая память и скорость переработки информации у женщин ниже, чем у мужчин. Они медленнее решают тактические задачи, больше времени затрачивают на арифметические вычисления. При этом женщины легче решают стереотипные, а мужчины – новые задачи, особенно в условиях дефицита времени. Вместе с тем более высокий уровень мотивации, а также лучшие показатели обучаемости женщин обусловливают достижение ими значительных успехов. Женщинам присуща более высокая эмоциональная возбудимость, эмоциональная неустойчивость и тревожность по сравнению с мужчинами. Они весьма чувствительны к поощрениям и замечаниям, что необходимо учитывать при педагогических воздействиях, особенно при работе с девочками-подростками.
Высокая чувствительность кожных рецепторов, двигательной и вестибулярной сенсорных систем, тонкие дифференцировки мышечного чувства способствуют развитию хорошей координации движений, их плавности и четкости. Устойчивость вестибулярных реакций особенно возрастает в период с 8 до 13–14 лет. В этом возрасте быстро совершенствуется двигательная сенсорная система, растет способность дифференцировать амплитуду движений. Важно использовать этот период развития организма для совершенствования координации движений, повышения устойчивости вестибулярного аппарата, овладения статическим и динамическим равновесием, формирования сложных двигательных навыков.
Женщины обладают острым зрением, высокой способностью различать цвета и хорошим глубинным зрением. Поле зрения у них шире, чем у мужчин. Зрительные сигналы быстрее достигают коры больших полушарий и вызывают более выраженную реакцию. Все это обусловливает совершенство глазодвигательных реакций, уверенную ориентацию движений в пространстве. Способность называть цвета развивается у девочек раньше, чем у мальчиков (уже с 4 лет), нарушения цветного зрения у женщин встречаются много реже (в 0,5 % случаев), чем у мужчин (в 8 % случаев). К 12 годам завершается основной период развития зрительной сенсорной системы. В зрительной области коры больших полушарий устанавливается четкий ритм биопотенциалов взрослого мозга – около 10 колебаний в 1 секунду.
Слуховая система отличается большей чувствительностью к высоким частотам звукового диапазона, с возрастом это отличие женщин становится более заметным. Музыкальный слух у женщин в 6 раз лучше, чем у мужчин, что облегчает их движения под музыку.
14.1.2. Двигательный аппарат и развитие физических качеств
У женщин меньше, чем у мужчин, длина тела (в среднем на 10 см) и его масса (на 10 кг). Меньшим размерам тела соответствуют и меньшие размеры внутренних органов и мышечной массы. Имеются отличия и в пропорциях различных частей тела: конечности у женщин короче, а туловище длиннее, поперечные размеры таза больше, а плечи уже. Эти особенности строения тела обусловливают более низкое общее положение центра масс, что способствует лучшему сохранению равновесия, например, в гребле, упражнениях на бревне и т. п. Вместе с тем большая ширина таза снижает эффективность движений при локомоциях. Благодаря хорошей подвижности позвоночника и эластичности связочного аппарата возможна значительная амплитуда движений, большая гибкость. Сравнительно легче выполняется поперечный шпагат. Красоте и эффективности движений способствует и то, что у женщин чаще встречается высокий свод стопы и реже плоскостопие. Леворукость встречается в 3 раза реже, чем у мужчин. Заметно преобладает по сравнению с мужчинами правосторонняя асимметрия – сочетание преимущества правой руки, ноги и глаза.
Для женского организма характерны специфические особенности проявления и более раннее развитие физических качеств в процессе индивидуального развития (онтогенеза).
Абсолютная мышечная сила у женщин меньше, чем у мужчин, так как у женщин тоньше мышечные волокна и меньше мышечная масса (примерно 30–35 % массы тела, тогда как у мужчин – порядка 40–45 %). Соотношение медленных и быстрых волокон в мышцах не зависит от пола. Несмотря на меньшие значения абсолютной силы мышц, относительная сила у женщин, благодаря меньшей массе тела, почти достигает мужских показателей, а для мышц бедра даже превосходит их. Максимальная произвольная сила более слабых мышц руки, плечевого пояса и туловища составляет у женщин 40–70 % от показателей у мужчин, более сильных мышц ног – 70–80 %.
В ходе индивидуального развития наибольший прирост абсолютной силы у девочек-подростков наблюдается в 12–14 лет. Это самый благоприятный возраст для ее развития. Максимальные показатели силы достигаются в 15–16 лет (у мужчин в 18–20 лет). Относительная сила по мере увеличения массы тела может практически не увеличиваться или даже снижаться. У юных спортсменок более быстрый рост абсолютной силы и сравнительно меньшее увеличение массы тела способствуют нарастанию относительной мышечной силы. Это особенно заметно при отставании биологического возраста от паспортного у девочек-ретарданток, занимающихся спортивной гимнастикой.
Скоростно-силовые возможности в наибольшей мере совершенствуются в 10–14 лет. В этот период особенно заметно растет прыгучесть.
Женщины отличаются меньшим развитием качества быстроты по сравнению с мужчинами. Больше времени затрачивается у них на обработку поступающей в организм информации. В связи с этим и больше продолжительность зрительно-двигательной реакции. Время простой двигательной реакции руки на световые раздражения у нетренированных лиц составляет в среднем 190 мс, у высококвалифицированных спортсменов -120 мс, у спортсменок – 140 мс.
Время двигательной реакции резко сокращается к 10–13 годам. Этот период наиболее благоприятен для развития быстроты у девочек. Максимального значения скорость зрительно-двигательных реакций достигает у женщин в 13 лет, у мужчин – в 15 лет. Быстрота движений растет до 14 лет. У женщин, не занимающихся спортом, она затем снижается, а у спортсменок возрастает и далее. Максимальная скорость и частота движений интенсивно нарастают в период 11–16 лет. У взрослых женщин максимальная скорость движений на 10–15 % ниже, чем у мужчин.
Женщины обладают хорошей выносливостью к длительной циклической работе аэробного характера. Другими словами, они имеют высокую общую выносливость. Однако при меньших размерах тела женщины имеют и меньшие размеры сердца и легких. Характерна для них также меньшая концентрация гемоглобина и кислорода в артериальной крови. Соответственно более низкими являются аэробные возможности. Это определяет у них меньшую скорость стайерского бега по сравнению с мужчинами. Вместе с тем большие запасы жира и способность его использования в качестве источника энергии определяют приспособленность женщин к циклической работе большой и умеренной мощности.
Менее благоприятна реакция женского организма на длительные и мощные статические нагрузки, которые вызывают в организме, в частности в сердечно-сосудистой системе, значительные изменения из-за несовершенства моторно-висцеральных рефлексов. Такие нагрузки рекомендуется тщательно дозировать и сочетать с динамическими, особенно у девочек-подростков. Наибольшую статическую выносливость имеют: у мужчин мышцы – сгибатели туловища, у женщин – мышцы – разгибатели туловища. При локальной аэробной работе руками (на уровне 80 % МПК) мужчины и женщины с равными МПК не различаются по выносливости. Максимальных показателей общая выносливость достигает у женщин в возрасте 18–22 лет, скоростная выносливость – к 14 15 годам, статическая выносливость – к 15 20 годам.
Уже с ранних лет для девочек характерна хорошая гибкость в суставах, обусловленная большой подвижностью позвоночника и высокой эластичностью мышц и связочного аппарата. Наиболее благоприятным возрастом для ее развития считается период 11–14 лет. У девушек, не занимающихся спортом, гибкость снижается уже с 16–17 лет, а у спортсменок она сохраняется и после 17-летнего возраста.
Проявления ловкости уже достаточно выражены в 8-11 лет, с 14–15 лет это качество постепенно снижается, если его специально не тренировать.
14.1.3. Энерготраты, аэробные и анаэробные возможности
Для женщин характерен более низкий, чем у мужчин, уровень основного обмена (примерно на 7 %). Экономичность основного обмена определяет более высокую выживаемость женщин в определенных условиях (например, при голодании).
Рабочие энерготраты зависят от характера нагрузки. При сходстве биомеханических условий движений (работа на велоэргометре или на тредбане) и расчете энерготрат на 1 кг массы тела потребление кислорода при повышении мощности работы у женщин нарастает в той же мере, что и у мужчин. Однако в условиях естественных локомоций энерготраты женщин в расчете на 1 кг массы превышают показатели мужчин: при ходьбе – на 6–7%, при беге – на 10 %. При этом и общие энерготраты у женщин значительно больше. Это связано с различиями в строении тела и, соответственно, с менее экономичной техникой выполнения спортивных упражнений (при локомоциях у женщин короче и чаще шаги, больше колебания тела).
Ежедневное потребление энергии у высококвалифицированных спортсменов составляет в среднем 3500 ккал, у спортсменок -2800 ккал.
Для женщин характерна более совершенная терморегуляция. У них наиболее равномерно расположены на поверхности тела потовые железы, кожа богаче капиллярами и эффективнее отдает тепло при работе. В связи с этим потоотделение у женщин более экономно. Свойство поддерживать постоянную температуру тела при изменениях температуры внешней среды нарастает вплоть до пожилого возраста.
Способность женщин выполнять работу за счет анаэробных источников энергии (анаэробные возможности) ниже мужской, так как в их организме меньше общее количество аденозинтрифосфорной кислоты, креатинфосфата и углеводов. Причем у женщин меньше как мощность анаэробных процессов (измеряемая с помощью эргометрического теста Маргарин), так и их емкость (по показателям максимальной концентрации молочной кислоты и максимальному кислородному долгу). При максимально быстром беге вверх по лестнице мощность анаэробной работы у женщин оказалась примерно на 20 % ниже мужской (соответственно 130 кгм/с и 160 кгм/с). Максимальная величина кислородного долга также сравнительно ниже. У фигуристов-одиночников, например, величины кислородного долга у мужчин не превышают 10 л, а у женщин – 5 л.
В процессе индивидуального развития анаэробные возможности развиваются у девочек позже, чем аэробные, и снижаются в зрелом возрасте раньше (уже с 35-40-летнего возраста).
Аэробные возможности женщин, оцениваемые по показателю максимального потребления кислорода, в среднем меньше на 25–30 %, чем у мужчин. У высококвалифицированных спортсменок МПК в среднем достигает 3,5–4,5 л/мин (60–70 мл/кг/мин). Ограниченные аэробные возможности приводят при повышении мощности работы к более быстрому переходу женского организма на анаэробную энергопродукцию, что свидетельствует о более низком пороге анаэробного обмена. До 10–12 лет величины МПК у мальчиков и девочек почти не различаются. Особенно быстрый рост абсолютной величины МПК у девочек наблюдается в 9-14 лет, дальнейшее нарастание может происходить лишь при систематической тренировке. Относительная величина МПК растет в меньшей степени, а после 14–16 лет может снижаться. Особенностью работы женщин в аэробных условиях является их более высокая по сравнению с мужчинами способность утилизировать жиры. Запасы жира в женском организме значительнее. Общее количество жировой ткани у них в среднем около 30 % (а у мужчин – около 20 %) массы тела, больше и абсолютное количество жира. По мере расходования запасов углеводов во время работы спортсменки легче переходят на утилизацию жировых источников энергии, чем спортсмены. Однако это означает менее экономное расходование кислорода и лимитирует выполнение работы, связанной с дефицитом кислорода.
14.1.4. Вегетативные функции
Особенности размеров и состава тела определяют и специфические черты вегетативных функций женского организма.
Дыхание женщин характеризуется меньшими величинами объемов и емкостей легких, более высокими частотными показателями. Жизненная емкость легких у женщин меньше, чем у мужчин, примерно на 1000 мл. Глубина дыхания как в покое, так и во время работы меньше, а частота – выше. Это определяет более низкую эффективность дыхательной функции у женщин. Минутный объем дыхания у женщин в покое около 3–5 л/мин, а при работе он достигает 100 л/мин и более, составляя примерно 80 % от МОД у мужчин. При этом повышение МОД достигается менее выгодным соотношением частоты и глубины дыхания и сопровождается более выраженным утомлением дыхательных мышц. Мужчины превосходят женщин также по абсолютной и по относительной (в расчете на 1 кг массы тела) величине максимальной легочной вентиляции.
В процессе индивидуального развития уже с 7–8 лет у девочек начинается переход от брюшного типа дыхания к грудному, который вполне формируется к 18 годам. В периоде с 10 до 14 лет мальчики начинают превосходить девочек по росту показателей ЖЕЛ, МОД и МЛВ, абсолютным и относительным величинам МПК. У девочек наиболее заметный прирост этих показателей отмечается в возрасте 11 лет. Максимальные значения достигаются в 15 лет, а после 35 лет происходит их снижение.
В системе крови у женщин отмечена более высокая кроветворная функция, что обеспечивает хорошую переносимость больших потерь крови и является одной из защитных функций женского организма. При одинаковом у лиц обоего пола числе лейкоцитов и тромбоцитов женский организм характеризуется сниженным количеством эритроцитов, гемоглобина и миоглобина. В крови у женщин содержится 4–5 х 1012/л эритроцитов и 120–140 г/л гемоглобина. Меньше у женщин и объем циркулирующей крови на 1 кг массы тела.
Более низкая (на 10–15 %) концентрация в крови гемоглобина обусловливает меньшую кислородную емкость крови. Каждые 100 мл артериальной крови связывают у женщин в среднем 16,8 мл кислорода, а у мужчин – 19,5 мл. В связи с этим во время предельных аэробных нагрузок у спортсменок из артериальной крови в мышцы поступает меньше кислорода, чем у спортсменов. Недостаточное кислородное снабжение мышц может приводить при работе, особенно в зоне субмаксимальной мощности, к резко выраженному окислению крови, при этом pH крови снижается от 7,34 до 7,11. Такие нагрузки тяжело переносятся женским организмом, особенно в период полового созревания.
Женское сердце по объему и массе уступает мужскому. Абсолютный объем сердца у не занимающихся спортом женщин составляет в среднем 580 см3, у спортсменок – 640–790 см3. Меньшим объемам сердца и его желудочков соответствует меньшая величина сердечного выброса. Это компенсируется более высокой частотой сердечных сокращений и большей скоростью кровотока. Систолический (ударный) объем крови в покое составляет у женщин примерно 57 мл, а при работе повышается до 120 мл и более. У спортсменок, тренирующихся на выносливость, систолический объем увеличен, что обеспечивает рост максимальной величины сердечного выброса при работе до 140–160 мл. Минутный объем крови у женщин порядка 4 л/мин в покое. Максимальное его увеличение до 25 л/мин наблюдается при работе в зоне субмаксимальной и большой мощности. Рабочее увеличение МОК достигается менее эффективным путем – за счет повышения частоты сердечных сокращений. Наиболее значительное нарастание ЧСС происходит у юных спортсменок. В состоянии покоя ЧСС у женщин порядка 72–78 уд./мин. При тренировке на выносливость у спортсменок развивается брадикардия, но выраженная более умеренно, чем у спортсменов. При выполнении одинаковой работы в аэробных условиях ЧСС у спортсменок выше на 20–40 уд./мин, чем у спортсменов, но ниже, чем у нетренированных женщин.
Отмеченные у женщин менее совершенные механизмы адаптации кардиореспираторной системы к нагрузкам снижают их аэробные возможности и общую работоспособность.
На функциональное состояние и работоспособность женщин сильное влияние оказывают курение, употребление алкоголя и наркотиков. Привыкание к алкоголю у женщин идет значительно быстрее, чем у сильного пола. Последствия вредных привычек катастрофичны не только для состояния самой женщины, но и для сохранения здоровья ее детей.
14.2. Изменения функций организма в процессе тренировок
Регулярные занятия физическими упражнениями вызывают значительные перестройки всех функций организма. При выборе средств и методов повышения общей и специальной работоспособности в различных видах спорта и массовых формах физической культуры необходим учет особенностей организма женщин. При этом основное внимание должно уделяться сохранению их здоровья и детородной функции.
14.2.1. Изменение функциональных возможностей женского организма в процессе спортивной тренировки
Правильное построение тренировочного процесса обеспечивает гармоничное развитие основных физических, нравственных и морально-волевых качеств; создает прочный фундамент общей и специальной подготовленности спортсменок, позволяет доводить до высокого уровня возможности организма на базе постепенного их нарастания, в щадящем режиме, с использованием вариативности нагрузок по направленности и напряженности; обеспечивает индивидуализацию тренировочных нагрузок с учетом фаз специфического биологического цикла и на основе регулярного комплексного контроля за самочувствием женщин.
Особое внимание должно уделяться подростковому периоду, когда физические упражнения должны сочетаться со сложной перестройкой всех функций организма в период полового созревания, и перегрузки могут приводить к функциональным расстройствам и задержке развития. У девочек-подростков 14–15 лет по сравнению со взрослыми женщинами кислородный запрос на работу умеренной мощности в 1,5 раза больше, а на работу, проходящую на уровне МПК, – в 1,2 раза выше; меньше дыхательный объем и систолический объем крови, но выше частота дыхания и сердцебиений при нагрузке; артериовенозная разность и коэффициент использования кислорода ниже; при работе на уровне МПК pH крови снижается лишь до 7,3; отказ наступает при небольших сдвигах pH и гомеостаза.
Грамотное использование физических нагрузок приводит к повышению функциональных возможностей организма девочек и девушек, которые по многим важнейшим показателям функционального состояния, аэробных и анаэробных возможностей, физических качеств начинают существенно превосходить своих сверстниц, не занимающихся спортом. Для спортсменок, занимающихся циклическими видами спорта, особенно при тренировке на выносливость, характерны более высокие показатели аэробных возможностей организма (МПК порядка 70–80 мл/кт/мин), чем для спортсменок, в тренировке которых преобладает скоростно-силовая и скоростная направленность (МПК 35–45 мл/кг/мин). Наибольшие значения отмечены у представительниц лыжных гонок – до 86 мл/кт/мин.
При силовой тренировке у спортсменок слабее, чем у спортсменов, выражена рабочая гипертрофия мышц, что связано с меньшим количеством мужских половых гормонов (андрогенов) в женском организме. Использование тестостерона, других андрогенов или их производных (анаболических стероидов) для развития силы чрезвычайно вредно. Это приводит к патологическим нарушениям в женском организме – развитию мужских вторичных половых признаков, нарушению и полному прекращению овуляции и менструации, невозможности деторождения. С 1968 г. по решению МОК на крупных международных соревнованиях обязательно проводится секс-контроль спортсменок для устранения Лиц с признаками гермафродитизма.
– Наибольшую статическую выносливость (региональную и глобальную) показывают конькобежки, а локальную – лыжницы и баскетболистки, особенно для мышц предплечья и сгибателей кисти.
В учебно-тренировочных занятиях особую осторожность следует проявлять при развитии у женщин силовой выносливости, обращая специальное внимание на повышение силы и силовой выносливости мышц брюшного пресса и тазового дна, имеющих большое значение для детородной функции. Изометрические упражнения необходимо сочетать с динамическими.
При скоростной направленности тренировочных занятий женщины достигают существенных изменений качества быстроты, хотя по абсолютным показателям они отстают от мужчин. Реакция на движущийся объект у спортсменок менее точна, чем у спортсменов. Различий в ритме движений у мужчин и женщин не выявлено.
Восприятие времени у спортсменок имеет свои особенности. Их индивидуальная минута короче, т. е. они отмеривают меньший интервал при задании отмеривать минуту. У женщин более выражено изменение индивидуальной минуты на протяжении суток и в условиях стресса.
Сравнительно легче, чем у мужчин, развивается гибкость.
Она особенно повышается во время стрессовых ситуаций, в предстартовом состоянии и снижается при утомлении. Женщин отличает высокая ловкость и точность, их движениям присуща большая плавность и эстетичность.
Осуществлению высококоординированных действий способствует формирование в процессе тренировки корковых систем взаимосвязанной активности, участвующих в управлении движениями спортсменок. Чем выше уровень подготовленности спортсменок, тем лучше сформированы эти корковые системы. Их улучшению способствует выполнение упражнений под музыкальное сопровождение.
В ходе многолетней подготовки женщины способны, в отличие от мужчин, очень резко улучшать спортивные результаты, но сохраняют их на уровне спорта высоких достижений гораздо меньшее время.
14.2.2. Влияние больших нагрузок на организм спортсменок
Регулярное применение больших объемов тренировочных нагрузок, недостаточное соблюдение принципа постепенности в повышении их объема и интенсивности могут приводить, особенно у юных спортсменок, к неблагоприятным изменениям, прежде всего к нарушениям овариально-менструальных циклов (ОМЦ), их регулярности, интенсивности и полному прекращению. Большие нагрузки вызывают увеличение выброса гипофизом адренокортикотропного гормона и соответственно выброса надпочечниками андрогенов. Это тормозит гонадотропную функцию гипофиза и в результате нарушается функция яичников.
Интенсивные тренировки с большим объемом нагрузок, начатые до начала периода полового созревания, могут задерживать срок наступления первых менструаций (рис. 36), а после их наступления приводить ко вторичному их исчезновению.
Повышенные нервные и психические нагрузки во время соревнований у недостаточно подготовленных спортсменок могут приводить к нарушениям ОМЦ (олигоменоррее, аменоррее, дисменоррее), обморокам, быстрой утомляемости, снижению спортивных результатов.
Рис. 36. Возрастные периоды первых менструаций у спортсменок
Подобные изменения в основном встречаются у спортсменок, тренирующихся на выносливость. Нарушения менструального цикла зависят от чрезмерности нагрузок и не зависят от избранного вида спорта.
У женщин-стайер о в наблюдаются значительные перестройки в организме: они отличаются меньшей массой тела, уменьшением процента жировой ткани, подавлением активности гипоталамо-гипофизарно-половой системы. В результате этого в крови снижается содержание гонадотропных и половых гормонов (фоллитропина, эстрогена и прогестерона). В 50 % случаев у бегуний на длинные дистанции наблюдалось уменьшение максимального диаметра фолликулов (определенного ультразвуковым методом), чего не отмечалось у бегуний трусцой.
У женщин, занимающихся марафонским бегом, отмечали дефицит железа, возникающий в результате его больших потерь с потом и недостаточным возмещением с пищей. Это приводило к развитию железодефицитной анемии, недостаточному снабжению организма кислородом и падению спортивной работоспособности. Примерно у 1/3 женщин, тренирующихся на выносливость, фиксировали задержку наступления первых менструаций, а после их наступления развитие их недостаточности (олигоменорреи) или прекращения (аменорреи). У спортсменок с аменорреей зарегистрировано понижение плотности костной ткани, степени минерализации отростков поясничных позвонков, а как следствие остеопороза – частые переломы костей.
Причиной развития спортивной аменорреи считают снижение содержания в организме жира. При его показателях ниже определенного уровня (16 % массы тела) нарушается продукция женских половых гормонов эстрогенов, связанная с жировой тканью, отчего тормозится выделение нейрогормонов гипоталамуса. Их отсутствие нарушает контроль гипофизом функций яичников и приводит к отсутствию овуляции.
Явления эти обратимы. После снижения физических нагрузок протекание ОМЦ через 2–3 месяца нормализуется. Для профилактики описанных явлений рекомендуется, помимо снижения нагрузки, увеличение в рационе кальция и железа, введение эстрогенов, устранение физиологических и эмоциональных стрессов.
14.3. Влияние биологического цикла на работоспособность женщин
На протяжении всего детородного периода женщины (от полового созревания в 12–13 лет до прекращения репродуктивной функции в 45–55 лет) функции ее организма подчиняются периодическим околомесячным колебаниям, специфичным только для женского организма.
14.3.1. Специфический биологический цикл
Изменения функционального состояния организма, спортивной работоспособности и физических качеств зависят от специфического биологического цикла женского организма, так называемого овариально-менструального цикла. При половом созревании организма тонический отдел полового центра, расположенного в гипоталамусе (подбугровой части промежуточного мозга), стимулирует рост выделения гипофизом гонадотропного гормона. Под влиянием этого гормона в яичниках начинается обильное выделение женских половых гормонов – эстрогенов. В порядке обратной связи эстрогены действуют на половой центр гипоталамуса, но уже не на его тонический отдел, а на циклический отдел, который ежемесячно вызывает развитие одной яйцеклетки и ее овуляцию. С возрастом механизм этот существенно изменяется. Уже с 25 лет начинает снижаться чувствительность циклического отдела полового центра к действию эстрогенов. К возрасту 45–55 лет эстрогены уже не могут запустить механизм овуляции, репродуктивная функция прекращается.
Сам половой центр гипоталамуса находится под контролем вышележащих отделов головного мозга и вместе с ними реагирует на все внешние воздействия. Значительные физические и психические напряжения при спортивной деятельности через эту цепь (кора больших полушарий – гипоталамус – гипофиз – половые железы) могут существенно изменять протекание ОМЦ женского организма.
Продолжительность ОМЦ колеблется от 21 до 36 дней, в среднем 28 дней (у 60 % женщин). Весь цикл можно подразделить на 5 фаз: I фаза – менструальная (1–3 день, иногда до 7 дней); II фаза – постменструальная (4-12 день); III фаза – овуляторная (13–14 день); IV фаза – постовуляторная (15–25 день); V фаза – предменструальная (26–28 день).
I фаза связана с отторжением слизистой оболочки матки и менструальным кровотечением. В этот период происходит резкое падение уровня обмена веществ, в том числе обмена белков. В коре больших полушарий в результате доминирующих интеро-цептивных влияний со стороны женской половой сферы нарушаются процессы внимания. Снижается чувствительность зрительной, тактильной и других сенсорных систем. Повышается раздражительность, эмоциональная неустойчивость. Усиливается влияние блуждающего нерва, что приводит к урежению частоты дыхания и сердцебиения, расширению сосудов. В связи с потерей крови (обычно 150–200 мл) и задержкой воды в организме уменьшается количество эритроцитов, гемоглобина, лейкоцитов и тромбоцитов.
Во II фазе происходит развитие фолликула в яичнике вплоть до его созревания и разрыва (эту фазу также называют фолликулярной, или предовуляторной). В этот период нарастает содержание в крови женского полового гормона эстрогена, и происходит развитие слизистой матки. Колебания массы тела на протяжении ОМЦ достигают 2 кг, минимальный вес тела оказывается в этой фазе.
В III фазе происходит выход из фолликула яйцеклетки (овуляция) и попадание ее в маточные трубы и далее в матку.
В IV фазе остатки фолликула образуют желтое тело, которое становится новой железой внутренней секреции и начинает выделять гормон прогестерон (в связи с этим данную фазу называют также прогестероновой). Активируются секреторные процессы слизистой матки.
B V фазе (если не произошло оплодотворения яйцеклетки) желтое тело дегенерирует за 2–3 дня до наступления менструации. Концентрация в крови прогестерона и эстрогена уменьшается, снижая функциональные возможности организма.
14.3.2. Изменение спортивной работоспособности в различные фазы биологического цикла
В обычных условиях в различные фазы ОМЦ происходит не только перестройка гормональной активности, но и изменения функционального состояния всех систем организма.
В предменструальную и менструальную фазы, а также в овуляторные дни умственная и физическая работоспособность снижается, повышается функциональная стоимость выполняемой работы, возникает состояние физиологического стресса.
Уменьшение концентраций эритроцитов и гемоглобина в I фазе ОМЦ понижает кислородную емкость крови и соответственно аэробные возможности организма. При нагрузке больше обычного повышается частота сердцебиений и дыхания. Снижаются мышечная сила, быстрота и выносливость, но улучшается гибкость.
Накопление в крови эстрогена во II фазе нормализует функции организма, оказывает положительное влияние на функционирование центральной нервной системы, дыхания и сердечнососудистой системы; задерживаются в организме натрий, азот и жидкость, в костях – фосфор и кальций. Облегчается автоматизация движений. Работоспособность организма повышается.
В III фазе концентрация эстрогена в крови начинает снижаться, а уровень прогестерона еще невелик. Падает величина основного обмена. На 50 % снижается количество эозинофилов. Резко снижается работоспособность и повышается функциональная стоимость выполняемой работы, наблюдаются максимальные величины рабочего расхода кислорода.
В IV фазе на фоне повышенной концентрации прогестерона вновь происходит повышение уровня обменных процессов и работоспособности.
В V фазе концентрация в крови всех половых гормонов снижается и увеличивается количество тирозина (гормона щитовидной железы). Повышается возбудимость центральной нервной системы. В результате преобладания тонуса симпатической нервной системы увеличивается частота сердцебиения и дыхания, сужаются сосуды и повышается артериальное давление. Содержание гликогена в печени уменьшается, а в крови повышается концентрация глюкозы и кальция. В результате активизации щитовидной железы и роста концентрации тирозина повышается уровень обменных процессов в организме. В крови растет содержание эритроцитов и гемоглобина. Отмечается ухудшение остроты слуха и зрения. Изменяется самочувствие женщины – появляются раздражительность, утомляемость, тошнота, потеря аппетита, возможны жалобы на недомогание, боли внизу живота, в пояснице, крестце, головную боль. Работоспособность падает.
Таким образом, работоспособность зависит от перестроек функций организма женщины в различных фазах ОМЦ: в I, III и V фазах ухудшается функциональное состояние и снижается умственная и физическая работоспособность, повышается функциональная стоимость выполняемой работы и возникает физиологический стресс, а во II и IV фазах ОМЦ работоспособность повышается (рис. 37).
Рис. 37. Изменения различных показателей работоспособности женского организма в разные фазы овариально-менструального цикла и тренировочные циклы (по данным разных авторов):
Дезавт, – дезавтоматизация двигательных навыков: ЧСС,
O2 – рабочие изменения частоты сердцебиения и потребления кислорода; Т°С – динамика ректальной температуры тела; Слиз. – набухание слизистой матки; Коорд., Сила, Время, Ошиб., Тонн. – показатели координации, мышечной силы, времени реакции и ошибки точности движений; Трен. – тренировочные микроциклы; 1, 2, 3 – обычные микроциклы, 4 – специальный микроцикл; I–V – фазы ОМЦ
Для повышения спортивного мастерства имеет значение общая продолжительность ОМЦ, характерная для конкретного организма. Оптимальной длительностью ОМЦ считают 28 дней, а неблагоприятной – 36–42 дня и менее 21 дня.
14.4. Индивидуализация тренировочного процесса с учетом фаз биологического цикла
При построении тренировочных занятий необходимо учитывать особенности протекания специфического биологического
цикла женского организма – овариально-менструального цикла.
14.4.1. Индивидуальные особенности протекания биологического цикла у спортсменок
Особую осторожность необходимо соблюдать при проведении тренировочных занятий в I, III и V фазах ОМЦ (менструальную, овуляторную и предменструальную), когда снижаются функциональные возможности женского организма и падают результаты. По данным итальянского Института спортивной медицины, снижение работоспособности во время менструаций среди высококвалифицированных спортсменок в возрасте 12–22 лет отмечали у 7,4 % волейболисток, 9,5 % дзюдоисток, 12,5 % баскетболисток и 9,1 % фехтовальщиц.
В эти фазы у бегуний на короткие дистанции снижается быстрота и сила; у гимнасток отмечаются наименьшие координационные возможности, у гандболисток ухудшается общая и специальная работоспособность; у лыжниц снижается выносливость; у представительниц гребли уменьшаются общая работоспособность, объем выполненной работы и интенсивность нагрузок; у баскетболисток снижаются скоростные качества, быстрота и точность передач, ухудшается тактическое мышление, особенно в последние минуты игрового времени; у велосипедисток ухудшается вестибулярная устойчивость и падают результаты шоссейных гонок; у пловчих снижается средняя дистанционная скорость и специальная выносливость.
Исследование электрической активности мозга высококвалифицированных баскетболисток в различные фазы ОМЦ (Сологуб Е.Б., 1987, и др.) выявило следующие изменения: в I фазе (менструальной) на 1-2-й день по сравнению со II фазой (постменструальной) на 10-й день ОМЦ наблюдается снижение межцентральных корреляций активности, выраженности рабочих ритмов ЭЭГ в темпе движений («меченых ритмов»), уменьшение взаимосвязи потенциалов зрительной коры с моторными и нижнетеменными (лежащее в основе нарушения пространственной ориентации движений), увеличение взаимосвязи программирующих лобных зон с моторными (отражающее усиление произвольного контроля за движениями). Все это в целом свидетельствовало о дезавтоматизации движений баскетболисток и соответствовало ухудшению их игровой деятельности.
Лишь некоторые спортсменки высокой квалификации могут в указанные периоды успешно выступать на соревнованиях и тренироваться. Среди спортсменок высшего уровня мастерства постоянно тренируются в стрессовые фазы ОМЦ 34 %, тренируются периодически – 54 %, не тренируются никогда – 12 %.
14.4.2. Учет фаз биологического цикла при построении тренировочного процесса
При построении тренировочных микро– и мезоциклов необходим учет специфического биологического цикла спортсменок – как его общей длительности, так и сроков наступления отдельных фаз. При этом рекомендуется выделять специальный микроцикл, охватывающий 1–2 дня до менструаций и менструальный период. В тренировочный мезоцикл, следовательно, будут включены 2–4 нормальных микроцикла и 1 специальный (см. рис. 37). Всего в мезоцикле при длительности ОМЦ 30–32 дня будет содержаться (включая специальный микроцикл) 5 микроциклов, при длительности ОМЦ 28 дней – 4 микроцикла, при длительности 24 дня – 3,5 микроцикла и при длительности ОМЦ 21 день – 3 микроцикла.
В период специального микроцикла рекомендуется снижать общий объем нагрузок, применять упражнения на гибкость, на расслабление мышц, на развитие скоростных возможностей, на совершенствование спортивной техники. Следует использовать нагрузки преимущественно на мышцы рук. Противопоказаны глобальные статические нагрузки, силовые упражнения с натуживанием, прыжки, статические и динамические нагрузки на мышцы диафрагмы, таза и живота. С пловчихами рекомендуется проводить занятия на суше, избегать переохлаждений в воде. Общий объем нагрузок рекомендуют распределять по фазам ОМЦ следующим образом: в I фазу – 12 %, во II фазу -30 %, в III фазу – 10 %, в IV фазу – 35 %, в V фазу – 13 %.
Ведение дневника гинекологического самоконтроля помогает тренеру и спортсменке ориентироваться в вопросах режима занятий и отдыха, способствует индивидуализации тренировочного процесса. При отсутствии нарушений в течении ОМЦ и хорошем самочувствии спортсменки могут продолжать занятия спортом и в менструальную фазу. Отдельные выдающиеся спортсменки даже показывали в этот период рекордные результаты на международных соревнованиях.
Следует также отметить особенности тренировочных занятий в связи с беременностью и родами. Считают, что в первые 3 месяца беременности спортсменки могут продолжать тренироваться, в последующие 3 месяца необходимо снизить нагрузку, ввести ограничения в выполняемые упражнения, а в последние 3 месяца – прекратить тренировки. Возобновление интенсивных тренировок после родов рекомендуется по прекращении кормления ребенка грудью.
15. Физиолого-генетические особенности спортивного отбора
Эффективность тренировочных воздействий существенно определяется адекватностью физических упражнений для данного человека, его врожденными и приобретенными особенностями, что необходимо учитывать в процессе спортивного отбора.
15.1. Физиолого-генетический подход к вопросам спортивного отбора
Среди мероприятий по физическому воспитанию населения весьма важная роль принадлежит процессам спортивного отбора и спортивной ориентации. Эти процессы имеют принципиальное различие. В процессе спортивной ориентации изучаются врожденные особенности человека и подбираются адекватные для него физические упражнения или вид спорта. В ходе спортивного отбора определяются модельные характеристики соревновательной деятельности ведущих спортсменов и специфические для данного вида спорта спортивно-важные качества, а затем производится поиск и подбор людей с соответствующими врожденными и развившимися в процессе жизнедеятельности морфофункциональными особенностями.
Наряду с педагогическими, психологическими и социологическими методами изучения индивидуальных особенностей человека при этом используются генетические и морфофункциональные методы, которые позволяют описать не только врожденные особенности, т. е. задатки человека, но и развитые в течение жизни комплексы его индивидуальных особенностей, определяющих его способности.
Получаемые характеристики должны быть различными на разных этапах подготовки спортсмена, так как спортивный отбор представляет собой многоступенчатый процесс с изменяющимися требованиями к организму человека в ходе многолетней тренировки.
При этом необходимо учитывать не только исходные показатели, но и многие другие параметры:
• динамику индивидуальных реакций организма спортсмена на предъявляемые нагрузки;
• возрастные периоды наибольшей эффективности тренирующих воздействий для развития разных физических качеств;
• индивидуальный тип адаптации к физическим упражнениям определенной направленности;
• скорость и мощность мобилизации функциональных резервов данного организма;
• выраженность и темпы проявления срочной и долговременной адаптации ко всему комплексу спортивной деятельности.
Неадекватный выбор спортивной специализации или стиля соревновательной деятельности, как показывают современные исследования, резко замедляет рост спортивного мастерства и ограничивает уровень спортивных достижений, а также является фактором риска для здоровья спортсмена.
За последние годы все больше выявляется значение наследственных влияний на многие показатели строения и функций организма человека, а также на степень развития разных его физических качеств. Их учет в организации тренировочного процесса и спортивном отборе становится все более насущным.
Наследственность заключается в способности живых организмов передавать свои признаки следующим поколениям. В противоположность этому, изменчивость связана со способностью изменения наследственных задатков и их проявлений в процессе развития организмов.
Совокупность всех наследственных задатков называется генотипом, а совокупность всех признаков организма – фенотипом. Фенотип зависит от возможности врожденных задатков проявиться в определенных условиях жизни. Таким образом, основные черты организма определяются как унаследованными свойствами, так и влияниями различных факторов среды (питания, климатогеографических и экологических условий, социальной среды, особенностей воспитания и пр.). Иными словами, фенотип есть генотип плюс средовые влияния.
Изучение наследственности у человека характеризуется определенными ограничениями генетического анализа. У человека невозможно проведение направленного скрещивания, экспериментального получения мутаций, обеспечение строгого контроля за окружающими условиями среды на протяжении роста и развития организма. Использование статистического подхода затрудняют малочисленность потомства, длительный период полового созревания, отсутствие сведений об отдаленных предках и их морфофункциональных особенностях. Огромное разнообразие наследственных признаков у человека и большое количество групп сцепления генов также являются препятствием для точного анализа генетических влияний.
К основным методам исследования генетики человека относят:
• генеалогический (метод родословных) – составляются и анализируются родословные для изучаемого человека, которого называют в данном случае пробандом;
• цитологический – изучение особенностей хромосом, ДНК;
•популяционный – анализ наследственности в изолированных группах населения;
• близнецовый – основан на сравнении различных признаков у близнецов.
Одним из простых количественных показателей наследственности является коэффициент Хольцингера (Н), который определяет генетическую долю в общем развитии организма. При Н = 1,0 изучаемый показатель полностью зависит от генотипа, при 11 > 0,7 доля генетических влияний очень высока (70 % и более) и лишь небольшая часть приходится на средовые воздействия. Чем меньше этот коэффициент, тем больше средовые влияния на признаки.
15.2. Наследственные влияния на морфофункциональные особенности и физические качества человека
Изучение степени наследуемости различных морфофункциональных показателей организма человека выявило, что генетические влияния на них чрезвычайно многообразны. Они отличаются по срокам обнаружения, степени воздействия, стабильности проявления. Чем больше выражены наследственные влияния на признаки организма, тем больший их учет должен быть при отборе.
15.2.1. Наследуемость морфофункциональных особенностей
Наибольшая наследственная обусловленность выявлена для морфологических показателей организма человека, меньшая – для физиологических параметров и наименьшая – для психологических признаков.
Среди морфологических признаков наиболее значительны влияния наследственности на продольные размеры тела, меньшие – на объемные размеры, еще меньшие – на состав тела. Величина коэффициента наследуемости наиболее высока для костной ткани, меньше для мышечной и наименьшая – для жировой ткани. Для подкожной клетчатки женского организма она особенно мала.
Для функциональных показателей выявлена значительная генетическая обусловленность многих физиологических параметров, среди которых большая часть метаболических характеристик организма, аэробные и анаэробные возможности, процент быстрых и медленных волокон в мышцах, объем и размеры сердца, характеристики ЭКГ, систолический и минутный объем крови в покое, частота сердцебиений при физических нагрузках, артериальное давление, жизненная емкость легких и жизненный показатель (ЖЕЛ/кг), частота и глубина дыхания, минутный объем дыхания, длительность задержки дыхания на вдохе и выдохе, парциальное давление О, и СО, в альвеолярном воздухе и крови, содержание холестерина в крови, скорость оседания эритроцитов, группы крови, иммунный статус, гормональный профиль и некоторые другие.
Многие психологические, психофизиологические, нейродинамические, сетомоторные показатели, характеристики сенсорных систем также находятся под выраженным генетическим контролем: большая часть показателей электрической активности коры больших полушарий, скорость переработки информации, пропускная способность мозга, коэффициент интеллектуальности, пороги чувствительности сенсорных систем, цветоразличение и его дефекты (дальтонизм), нормальная и дальнозоркая рефракция, критическая частота слияния световых мельканий, типологические свойства нервной системы, черты темперамента, доминантность полушарий, моторная и сенсорная функциональная асимметрия и др.
Большая часть поведенческих актов контролируется целым комплексом генов. Чем сложнее поведенческая деятельность человека, тем менее выражено влияние генотипа и больше роль окружающей среды. Для более простых двигательных навыков наследуемость выше, чем для более сложных.
По мере обогащения человека жизненным опытом и знаниями относительная роль генотипа в его жизнедеятельности снижается.
Обнаружены некоторые различия в наследовании признаков по полу. У мужчин в большей мере наследуются проявления леворукости, дальтонизма, показатели объема и размеров сердца, артериального давления и ЭКГ, содержание липидов и холестерина в крови, характер отпечатков пальцев, особенности полового развития, способность решения цифровых и пространственных задач, ориентация в новых ситуациях. У женщин в большей степени запрограммированы генетически рост и вес тела, развитие и сроки начала моторной речи, проявления симметрии в функциях больших полушарий.
15.2.2. Наследуемость проявления физических качеств
Наследственные влияния на различные физические качества неоднотипны. Они проявляются в различной степени генетической зависимости и обнаруживаются на различных этапах онтогенеза. В наибольшей степени генетическому контролю подвержены быстрые движения, требующие, в первую очередь, особых скоростных свойств нервной системы – высокой лабильности (скорости протекания возбуждения) и подвижности нервных процессов (смены возбуждения на торможение и наоборот), а также развития анаэробных возможностей организма и наличия быстрых волокон в скелетных мышцах.
Для различных элементарных проявлений качества быстроты – времени простых и сложных двигательных реакций, максимального темпа движений, скорости одиночных двигательных актов (ударов, прыжков, метаний) – получены высокие показатели наследуемости. С помощью близнецового и генеалогического методов подтверждена высокая зависимость от врожденных свойств (Н = 0,70-0,90) показателей скоростного бега на короткие дистанции, теппинг-теста, кратковременного педалирования на велоэргометре в максимальном темпе, прыжков в длину с места и других скоростных и скоростно-силовых упражнений. Высокая генетическая обусловленность получена также для качества гибкости.
В меньшей степени генетические влияния выражены для показателей абсолютной мышечной силы. Так, например, коэффициенты наследуемости для динамометрических показателей силы правой руки Н ≅ 0,61, левой руки Н ≅ 0,59, становой силы Н ≅ 0,64, в то время как для показателей времени простой двигательной реакции Н ≅ 0,84, сложной двигательной реакции H ≅ 0,80.
В наименьшей степени наследуемость обнаруживается для показателей выносливости к длительной циклической работе и качеству ловкости (координационных возможностей и способности формировать новые двигательные акты в необычных условиях).
Другими словами, наиболее тренируемыми физическими качествами являются ловкость и общая выносливость, а наименее тренируемыми – быстрота и гибкость. Среднее положение занимает качество силы (табл. 14). Это подтверждается данными Н.В. Зимкина (1970) и других авторов о степени прироста различных физических качеств в процессе многолетней спортивной тренировки: показатели качества быстроты (в спринтерском беге, плавании) увеличиваются в 1,5–2 раза, качества силы при работе локальных мышечных групп – в 3,5–3,7 раза, при глобальной работе – на 75-150 %, качества выносливости – в десятки раз.
Таблица 14
Показатели влияния наследственности (Н) на физические качества человека (по: А.К. Москатова, 1983)
Проявления генетических влияний зависят от возраста.
Они больше выражены в молодом возрасте (16–24 года) по сравнению с более пожилыми людьми. Влияния генотипа также зависят от мощности работы – они нарастают с увеличением мощности работы.
Наследственные влияния на морфофункциональные особенности и физические качества человека зависят от периодов онтогенеза. Различают критические и сенситивные периоды.
Критические периоды характеризуются повышенной активностью отдельных генов и их комплексов, контролирующих развитие каких-либо признаков организма. В эти периоды происходит значительная перестройка регуляторных процессов, качественный и количественный скачок в развитии отдельных органов и функциональных систем, результатом чего является возможность адаптации к новому уровню существования организма и его взаимодействия со средой. Такая перестройка увеличивает число степеней свободы организма, открывает новые горизонты поведения человека, т. е. по существу является «опережающим отражением действительности».
Сенситивные периоды – периоды снижения генетического контроля и повышенной чувствительности отдельных признаков организма к средовым влияниям, в том числе педагогическим и тренерским.
Критические и сенситивные периоды совпадают лишь частично. Если критические периоды создают морфофункциональную основу существования организма в новых условиях жизнедеятельности (например, в переходный период у подростка), то сенситивные периоды реализуют эти возможности, обеспечивая адекватное функционирование систем организма соответственно новым требованиям окружающей среды.
Для тренеров и педагогов, работающих в области физического воспитания и спорта, знание сенситивных периодов чрезвычайно важно, так как один и тот же объем физической нагрузки, количество тренировочных занятий, подходов к снарядам и т. п. лишь в сенситивный период обеспечивают наибольший тренировочный эффект, который в другие возрастные периоды не может быть достигнут. К тому же учет сенситивных периодов необходим при проведении спортивного отбора для правильной оценки состояния организма и особенностей физических качеств спортсмена.
Сенситивные периоды для различных физических качеств проявляются гетерохронно, т. е. в разное время. Хотя имеются индивидуальные варианты сроков их наступления, все же в среднем можно выделить общие закономерности. Так, сенситивный период проявления различных показателей качества быстроты приходится на возраст 11–14 лет, к 15-летнему возрасту достигается его максимальный уровень. Близкая к этому картина наблюдается в онтогенезе и для проявления качеств ловкости и гибкости.
Несколько позже отмечается сенситивный период качества силы. После сравнительно небольших темпов ежегодных приростов силы в дошкольном и младшем школьном возрасте наступает некоторое их замедление в возрасте 11–13 лет. Затем наступает сенситивный период развития мышечной силы в 14–17 лет, когда особенно значителен прирост силы в процессе спортивной тренировки. К 18–20 годам у юношей (на 1–2 года раньше у девушек) достигается максимальное проявление силы основных мышечных групп. Сенситивный период выносливости приходится примерно на 15–20 лет, после чего наблюдается максимальное ее проявление и рекордные достижения на стайерских дистанциях в беге, плавании, гребле, лыжных гонках и других видах спорта, требующих выносливости (рис. 38).
Рис. 38. Сенситивные периоды (возраст) развития физических качеств
Назад: Раздел II Частная спортивная физиология
Дальше: 16. Влияние генома на функциональное состояние, работоспособность и здоровье спортсменов
