Курсовая работа (теория): адаптации организма спортсмена
Адаптации организма спортсмена
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ I ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА СПОРСМЕНА К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ
1.1 Понятие адаптации в спортивной деятельности
1.2 Особенности проявления адаптации при интенсивной физической нагрузке
ВЫВОД I РАЗДЕЛА
РАЗДЕЛ II МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ К МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ
2.1 Биохимические механизмы адаптации к мышечной работе
2.2 Приспособление организма к факторам, вызывающим напряженную мышечную работу
ВЫВОД II РАЗДЕЛА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Большое влияние на совершенствование теории и методики подготовки спортсменов оказывает бурно развивающаяся в последние годы теория адаптации – совокупность достоверных знаний о приспособлении организма человека к условиям окружающей среды.
Проблема адаптации к физическим нагрузкам, или педагогическим значениям «тренированности», с давних пор привлекала внимание исследователей и в настоящее время остается одной из актуальных проблем. Существо ее заключается в раскрытии механизмов, за счет которых нетренированный организм становится тренированным, то есть механизмов, лежащих в основе формирования положительных сторон адаптации, обеспечивающих тренированному организму преимущества перед нетренированным, и отрицательных сторон, которые составляют так называемую цену адаптации.
Понятие адаптация первоначально рассматривалось как биологическое и медицинское. Им пользуются в теории и методике спорта, спортивной физиологии и морфологии, биохимии и биомеханике, психологии и медицине.
Проблему адаптации спортсменов к напряженной мышечной работе рассматривали в своих трудах Л.В. Киселев, В.Н. Платонов, А.С. Розенфельд, Е.И. Маевский, А.П. Исаев, Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова и др.
Цель работы: теоретически изучить вопросы адаптации спортсменов к напряженной мышечной работе.
Задачи работы:
– рассмотреть понятие адаптации в спортивной деятельности;
– выявить особенности проявления адаптации при интенсивной физической нагрузке;
определить биохимические механизмы адаптации к мышечной работе;
– изучить приспособление организма к факторам, вызывающим напряженную мышечную работу.
адаптация спортсмен нагрузка мышечный
РАЗДЕЛ I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА СПОРСМЕНА К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ
.1 Понятие адаптации в спортивной деятельности
В трудах Ю.В. Верхошанского, Т. Соха адаптация к физическим нагрузкам (тренировочным и соревновательным) – это приспособление организма спортсменки не только к величине поднимаемого груза, скоростному или медленному бегу, но и к изменению функций, биохимическим процессам и вызываемым ими реакциям жидких сред организма. Следует добавить к этому и изменение психоэмоционального фона, на котором совершается соревновательная деятельность. Так, в тяжелоатлетических соревнованиях психоэмоциональное состояние не только меняется от попытки к попытке, но и является в ряде случаев одним из главных факторов достижения спортивного успеха [4,18].
Естественно, что в данном случае речь идет не об адаптации опорно-двигательного аппарата к выполняемой работе, а об адаптации к соревновательной ситуации организма спортсменов в его системном понимании. При этом в систему адаптации в каждой последующей попытке оказываются вовлеченными и новые структурные элементы. Например, увеличение вовлекаемых в работу нервно-мышечных единиц будет сопровождаться изменением электролитного состава и гормонального фона организма. Ряд ученых, Н.А. Агаджанян, М.Г. Пшенникова, J.A. Sundsfiord полагают, что полезный адаптивный результат функциональной системы адаптации к конкретному виду соревновательной деятельности будет зависеть от способности системы к адекватным изменениям в исполнительном аппарате, отвечающем постоянно меняющимся условиям среды [1,15].
Повторение подобных ситуаций в стандартном варианте, как правило, невозможно, но обстоятельства, близкие по содержанию к спортивным состязаниям, складываются постоянно. Их неоднократное повторение вносит известную упорядоченность в функциональную систему адаптации, формируя стереотипные автоматизированные формы реакций приспособления – чем выше квалификация спортсменов, тем совершеннее система обеспечения адаптации.
С.А. Кабанов, А.П. Исаев полагают, что при адаптации к одним и тем же факторам среды физиологические изменения у различных людей могут варьироваться в широких диапазонах. Это определяется прежде всего величиной и спецификой предела адаптации (стадиями стресса) организма, под которым понимают его скрытые способности усиливать функционирование своих органов и систем в целях достижения целесообразной работоспособности, в том числе в экстремальных условиях среды при наличии сбивающих факторов [9;311].
По мнению А.Л. Стасюлис [19] cистематическая мышечная деятельность, спортивная тренировка приводят к повышению индивидуальных возможностей адаптации не в рамках специфической функциональной системы не только адаптации к определенному фактору среды, но и повышения физиологической устойчивости организма к воздействию сопутствующих факторов среды. Л.В. Киселев, В.Н. Платонов, К.В. Судаков, А.С. Розенфельд, Е.И. Маевский, полагают, что c позиций физиологии адаптация к мышечной деятельности представляет собой системный ответ организма, транслирующий структурно-функциональный информационный след, требующий подбора новых программ воздействия и поведения в зависимости от состояния и соотношения эндогенных и экзогенных условий деятельности [10,14,21]. Вначале включаются обычные физиологические реакции и лишь затем реакции напряжения механизмов адаптации, требующие существенных энергетических затрат с использованием резервных возможностей организма, что приводит к формированию специальной функциональной системы адаптации спортсмена.
В практике спорта до сих пор не разработаны объективные методы изучения адаптационных процессов в спортивной деятельности и принято считать их основным критерием спортивные достижения, динамику уровня спортивных достижений и темп роста спортивных результатов. Однако адаптация является сложным комплексным процессом и включает в себя множество факторов, зависящих от генофенотипических данных организма и специфических индивидуальных фаз его развития. Непредсказуемость развития, наличие спонтанно возникающих кризисов и возможных путей векторных изменений затрудняют процесс управления самоорганизующейся системой спорта и требуют воспроизводства адекватных программ прогрессивной тренировки.
Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, отмечают, что индивидуальную адаптацию можно определить как развивающийся во времени процесс, в результате которого организм приобретает устойчивость к определенному фактору окружающей среды и, таким образом, получает возможность функционировать в условиях, ранее не совместимых с жизнью, и решать задачи, прежде не разрешимые. По мнению Л.Х. Гаркави с соавт. (1979), в основе развития приспособительных реакций целого организма лежит количественно-качественный принцип: в ответ на воздействие раздражителей, различных по количеству, то есть по степени своей биологической активности, развиваются различные по качеству стандартные адаптационные реакции организма. Иными словами, развившиеся в процессе эволюции общие приспособительные реакции организма являются неспецифическими, а специфика – качество каждого раздражителя, накладывающееся на общий неспецифический фон.
Такое широкое определение соответствует реальному значению процесса адаптации, который составляет неотъемлемую принадлежность всего живого и характеризуется таким же многообразием, как сама жизнь.
1.2 Особенности проявления адаптации при интенсивной физической нагрузке
Адаптация к мышечной работе – это структурно-функциональная перестройка организма, позволяющая спортсмену выполнять физические нагрузки большей мощности и продолжительности, развивать более высокие мышечные усилия по сравнению с нетренированным человеком.
Биохимические и физиологические механизмы адаптации к физическим нагрузкам сформировались в ходе длительной эволюции животного мира и зафиксированы в структуре ДНК. Поэтому у каждого человека имеется врожденная способность к адаптации или генетическая адаптация. В принципе молекулярные механизмы, лежащие в основе адаптации одинаковы для любого организма. В то же время уровень реализации отдельных адаптационных механизмов индивидуален и существенно зависит от конституции тела, типа высшей нервной деятельности и много другого. Поэтому нет ничего удивительного, что одни люди способны легко приспосабливаться к выполнению кратковременных силовых нагрузок, другие – к выполнению скоростных упражнений, а третьи – легко выполняют упражнения на выносливость. Индивидуальны особенности генотипа необходимо учитывать при отборе для занятий отдельными видами спорта.
Адаптационные способности человека меняются и с возрастом. Под влиянием систематических тренировок адаптационные механизмы совершенствуются, уровень адаптации к мышечной работе возрастает. Такой прирост адаптационных возможностей организма, наблюдаемый в течение жизни, носит название фенотипической адаптации.
Понятие адаптация тесно связано с понятием стресс, который рассматривают как состояние общего напряжения организма, возникающее при воздействии исключительно сильного раздражителя.
Термин стресс был впервые введен канадским ученым Г. Селье в 1936 г. Им было показано, что при воздействии на организм стрессового раздражителя возможны реакции двух видов: 1) если возбудитель слишком силен или действует долго, наступает заключительная фаза стресс-синдрома – истощение; 2) если раздражитель не превышает приспособительных резервов организма, активизируются процессы специфической адаптации [22].
В развитии большинства адаптационных реакций по мнению Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенниковой определенно прослеживается два этапа: начальный этап – «срочная», но несовершенная адаптация и последующий этап – совершенная долговременная адаптация. Однако процесс срочной и долговременной адаптации протекает по одним и тем же закономерностям, но с различной степенью напряжения тканевого клеточного метаболизма, органных, системных и организменных изменений [13,15].
Начальный этап адаптационной реакции возникает непосредственно после начала действия раздражителя, и, следовательно, может реализоваться лишь на основе готовых, ранее сформировавшихся физиологических механизмов. Важнейшая черта этого этапа адаптации состоит в том, что деятельность организма протекает на пределе его физиологических возможностей, при почти полной мобилизации функционального резерва и далеко не в полной мере обеспечивает необходимый адаптационный эффект.
«Долговременный» эффект адаптации возникает постепенно, в результате длительного или многократного действия на организм факторов окружающей среды. Он развивается на основе многократной реализации «срочной» адаптации и характеризуется тем, что в итоге постепенного количественного накопления каких-то изменений организм приобретает новое качество – из неадаптированного превращается в адаптированный [12,14,15].
Таким образом, можно полагать, что переход от «срочного» этапа к «долговременному» знаменует собой узловой момент адаптационного процесса, так как именно этот переход делает возможной постоянную жизнь организма в новых условиях, расширяет сферу его деятельности, свободу поведения в меняющейся биологической и социальной среде. По мнению Р. Декарта, В. Гарвея, И.М. Сеченова, А.А. Ухтомского, П.К. Анохина, Г. Селье, механизм такого перехода обеспечивается не отдельными органами, а организованными определенным образом и соподчиненными между собой системами.
Именно это положение позволяет констатировать, что реакция на любое новое и достаточно сильное воздействие среды обеспечивается, во-первых, системой, специфически реагирующей на данный раздражитель, и во-вторых, стресс-реализующими адренергической и гипофизарно-адреналовой системами, неспецифически реагирующими на самые различные изменения в среде обитания.
Рассматривая переход «срочной» адаптации в «долговременную» в плане представления о функциональной системе, нетрудно заметить важное, но не всегда учитываемое обстоятельство, которое заключается в том, что наличие функциональной системы или ее образование само по себе еще не означает устойчивой, эффективной адаптации [4,5].
Действительно, первоначальный эффект любого безусловного раздражителя, вызывающего значительную и длительную двигательную реакцию, состоит в возбуждении соответствующих афферентных и моторных центров мобилизации скелетных мышц, а также кровообращения и дыхания, которые в совокупности образуют единую функциональную систему, специфически ответственную за реализацию данной двигательной реакции (П.К. Анохин, 1968). Однако эффективность этой системы невелика – бег не может быть ни длительным, ни интенсивным, он становится таким только после многократных повторений ситуации, мобилизующей функциональную систему, то есть после тренировки, которая приводит к развитию «долговременной» адаптации.
Таким образом, наличие функциональной системы, ответственной за адаптацию к данному фактору, и моментальная активация этой системы сами по себе не обеспечивают совершенной адаптации, она развивается значительно позже, после того как в «ответственной» системе возникают какие-то важные изменения, способствующие увеличению ее функциональных возможностей.
Наличие готовой функциональной системы при относительно простых приспособительных реакциях и возникновение такой системы при более сложных реакциях, реализуемых на уровне коры головного мозга, сами по себе не приводят к моментальному возникновению устойчивой адаптации, а являются основой начального, так называемого срочного, несовершенного этапа адаптации. Для перехода в «долговременную» адаптацию внутри образовавшейся функциональной системы должен реализоваться некоторый важный процесс, обеспечивающий фиксацию сложившихся адаптационных систем. По-мнению Ф.З. Меерсона и соавт.(1986), таким процессом является активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, возникающая в клетках, ответственных за формирование системного структурного следа.
Следовательно, основу перехода от «срочной» к «долговременной» адаптации составляет фактор формирования структурного базиса «долговременной» адаптации.
Функциональная система, сформированная у спортсменов в результате долговременной адаптации, представляет собой относительно новое образование (взаимоотношение нервных центров, гормональных, вегетативных и исполнительных органов и др.), необходимое для решения задач приспособления организма к физическим нагрузкам на значительно более высоком уровне функционирования.
Вывод I раздела
Понятие адаптации находит широкое рассмотрение в трудах ученых. Ряд ученых, полагают, что полезный адаптивный результат функциональной системы адаптации к конкретному виду соревновательной деятельности будет зависеть от способности системы к адекватным изменениям в исполнительном аппарате, отвечающем постоянно меняющимся условиям среды.
по данным литературного анализа можно заключить, что адаптация в целом и к физическим нагрузкам в частности не является простым следствием накопления структурных изменений на внутрисистемных уровнях отдельных функциональных систем. Это более многогранное явление, представляющее результат изменений взаимоотношения между системами, направленных на обеспечение мышечной деятельности и поддержание гомеостаза, зависящее от генофенотипических данных организма и специфических индивидуальных фаз его развития. В целом эти изменения образуют структурный «след», который создает возможность напряженной мышечной работы.
Понимание механизма формирования адаптации к физической нагрузке определенной направленности составляет необходимую предпосылку активного управления этим процессом, которое может обеспечить наиболее рациональное достижение состояния тренированности.
РАЗДЕЛ II. МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ К МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ
.1 Биохимические механизмы адаптации к мышечной работе
Спортивная тренировка – педагогический процесс, в ходе которого тренер использует свои умения и навыки для того, чтобы вызвать активную адаптацию организма спортсмена к напряженной и специфической мышечной деятельности [11;64].
Адаптация к мышечной работе – это структурно-функциональная перестройка организма, позволяющая спортсмену выполнять физические нагрузки большей мощности и продолжительности, развивать более высокие мышечные усилия по сравнению с нетренированным человеком.
Физиологические и биохимические механизмы адаптации к мышечной работе базируются на генетических и средовых факторах.
Генетические (врожденные) факторы (тип телосложения, особенности обмена веществ, тип нервной системы, архитектура мышц: длина саркомера, соотношение быстрых и медленных волокон) составляют основу генотипической адаптации. Эти особенности необходимо учитывать при отборе для занятий отдельными видами спорта.
Систематические тренировки, относящиеся к факторам внешней среды, совершенствуют индивидуальные адаптационные механизмы, вызывая прирост их показателей. Такой вид адаптации называется фенотипической.
Адаптация биохимических механизмов организма человека к воздействию физических нагрузок подчиняется общебиологическим закономерностям и носит фазный характер. Во временном аспекте и по особенностям изменений в обмене веществ адаптацию делят на срочную и долговременную [6,72].
Под срочной адаптацией понимают ответную реакцию организма на однократную нагрузку, которая реализуется на основе уже готовых, т.е. ранее сформированных биохимических механизмов. С началом мышечной работы повышается тонус симпатического отдела вегетативной нервной системы, увеличивается выброс в кровь стрессорных гормонов, повышается скорость кровотока и легочная вентиляция. Мышцы и другие органы получают больше кислорода и энергетических веществ. В обмене веществ начинают преобладать катаболические реакции, активирующие ресинтез АТФ. Мышцы получают больше энергии. В мышцах и в организме, в целом, повышается концентрация продуктов энергетического обмена (АДФ, креатина, пировиноградной, молочной, янтарной, жирных кислот, кетоновых тел, СО2, аммиака, мочевины и др. веществ), изменяются кислотно-щелочной и вводно-солевой баланс. В свою очередь, метаболиты вносят определенную коррекцию в регуляцию биохимических процессов, происходящих в различных тканях и органах. Организм готов к выполнению определенной мышечной работы [6;73].
Если подобного характера нагрузка не будет повторяться, изменения, возникшие во время ее выполнения и после окончания, исчезают полностью.
Долговременная адаптация предназначена для подготовки организма к выполнению последующих нагрузок и охватывает период в промежутках отдыха между тренировками. Она формирует в организме структурные и функциональные изменения, улучшающие реализацию механизмов срочной адаптации, готовит к выполнению последующих физических нагрузок в оптимальном режиме. [16;352].
В тренировочном процессе срочная и долговременная адаптация взаимосвязаны и постепенно повышают работоспособность спортсмена
Фазовому характеру процессов адаптации соответствуют три разновидности тренировочного эффекта: срочный, отставленный и кумулятивный.
Срочный тренировочный эффект отражает биохимические сдвиги в организме спортсмена во время работы и в период срочного восстановления. Во время работы усиливается мобилизация и эффективное использование энергетических веществ, активно накапливаются метаболиты, а период отдыха – повышается потребление кислорода, быстрее устраняется ацидоз, уменьшается время подготовки организма к биологическим синтезам.
Отставленный тренировочный эффект – включает биохимические изменения в организме спортсмена в период отставленного восстановления и направлен, в основном, на суперкомпенсацию веществ, истраченных во время работы, на восстановление ферментных и гормональных систем.
Кумулятивный тренировочный эффект (накопительный) возникает в процессе длительных систематических тренировок и отражает прирост показателей срочного и отставленного эффектов. Выражается в приросте показателей работоспособности и улучшении спортивных достижений.
Основу формирования адаптационных сдвигов в процессе тренировки организма составляют следующие биологические закономерности:
принцип сверхотягощения;
обратимость адаптации;
специфичность адаптации;
последовательность биохимических изменений;
цикличность адаптационных сдвигов.
Принцип сверхотягощения. Адаптационные изменения способны вызвать только физические упражнения достигающие стрессового уровня. Они, как правило, находятся в пределах 50-60% от индивидуальной величины МПК, вызывают глубокие функциональные изменения в организме во время работы и ведут к более выраженной суперкомпенсации в период отдыха. Нагрузки большей интенсивности способны привести к исчерпанию резервов организма и невозможности полноценного восстановления. Возникает срыв адаптации – дезадаптация или перетренировка. Последняя возникает при длительном перенапряжении и приводит, прежде всего, к нарушениям в азотистом обмене. Это проявляется в преобладании реакции расщепления белков над их биосинтезом, о чем свидетельствует высокий уровень мочевины и билирубина (накапливается при распаде эритроцитов) в крови. В мышцах уменьшается количество сократительных белков, белков – ферментов, глутамина, витамина С, гликогена; в крови – количество эритроцитов [6;78].
В энергетическом обмене, в первую очередь, страдают аэробные пути ресинтеза АТФ, и поэтому даже в покое доля гликолиза увеличивается. Далее снижаются возможности анаэробных путей ресинтеза АТФ, и среди них нарастает вклад миокиназной реакции. Организм работает неэкономно, теряет вес, снижается сила и выносливость. Повышается выделение гормонов с мочой.
Основу перетренировки все же составляют нарушения в деятельности ЦНС, которые, постепенно увеличиваясь, вызывают апатию, нежелание тренироваться.
Таким образом, для формирования адаптации к мышечной работе необходимо использовать нагрузки, превышающие пороговый уровень, при обязательном условии, что увеличивать их объем и интенсивность можно только постепенно.
Обратимость адаптации. После мышечной работы, выполняемой до утомления, в восстановительном периоде обязательно отмечается фаза суперкомпенсации. При систематических тренировочных занятиях, с учетом фазы суперкомпенсации от предыдущей работы, адаптационные сдвиги в организме спортсмена увеличиваются. При прекращении занятиями спортом, снижении тренировочных нагрузок или длительном перерыве адаптационные сдвиги постепенно уменьшаются. Наступает растренированность [16;357].
Обратимость адаптации – биологическое приспособление, сформированное в процессе эволюции и позволяющее «стирать» изменения, вызванные тренировочной нагрузкой и высвобождать ресурсы организма для формирования новых адаптации.
Специфичность адаптации. Адаптационные сдвиги, возникающие в организме спортсмена, в значительной мере зависят от характера выполняемой мышечной работы. Скоростно-силовые упражнения вызывают изменения в белых мышечных волокнах (увеличивается количество сократительных белков и белков саркоплазматического ретикулума, креатинфосфата, гликогена, повышается производительность анаэробных путей ресинтеза АТФ), возрастает буферная емкость тканей и возможность организма противостоять ацидозу. Рост тренированности сопровождается увеличением кислородного долга при выполнении соревновательных нагрузок. Длительная работа в аэробных условиях приводит к значительным изменениям в красных мышечных волокнах (увеличивается количество белков саркоплазмы, миоглобина, митохондрий, увеличивается производительность аэробных путей ресинтеза АТФ), легких, сердца, печени, крови, эндокринных желез. Рост тренированности сопровождается снижением величины кислородного долга при выполнении соревновательных нагрузок. Следовательно, тренировочные занятия следует проводить с применением специфических для каждого вида спорта нагрузок.
Однако, регулярные занятия любым видом спорта ведут к росту физической работоспособности, совершенствованию двигательных качеств, вегетативных и регуляторных систем, укреплению здоровья.
Последовательность биохимических изменений. Адаптационные изменения в организме спортсмена, возникающие в процессе тренировок, подчиняются принципу гетерохронности.
Срочный тренировочный эффект, в первую очередь, приводит к изменениям со стороны алактатной анаэробной системы, затем – анаэробного гликолиза, и в последнюю очередь – со стороны процессов окислительного фосфорилирования. Поэтому после нагрузки, в первую очередь, будет суперкомпенсироваться креатинфосфат в мышцах, затем гликоген, липиды и белки.
При возникновении кумулятивного тренировочного эффекта в первую очередь увеличивается количество гликогена в организме и возрастает аэробная работоспособность. Для этого достаточно несколько месяцев. Повышение эффективности гликолитического механизма требует более длительного времени и связано:
с количеством гликогена в мышцах;
активностью ферментов гликолиза;
повышением резистентности организма к ацидозу.
Для повышения производительности алактатной системы энергообеспечения, лежащей в основе максимальной силы и быстроты, необходимо повышение количества креатинфосфата и активности креатинкиназы в мышцах. Это требует годы тренировок, причем достигнутые результаты быстро убывают при растренировке.
Цикличность адаптационных изменений. Для формирования адаптации к мышечной работе периоды интенсивных тренировок чередуются с периодами отдыха или тренировок с использованием нагрузок меньшей интенсивности и объема [16;359].
Цикличность адаптационных изменений послужила поводом для выделения в структуре спортивной тренировки микро-, мезо- и макроциклов.
Таким образом, последовательная смена биохимических изменений в определенные циклы спортивной тренировки обеспечивает непрерывное повышение физической работоспособности с постепенным приближением к индивидуальному пределу у данного спортсмена. Характер и степень этих изменений зависят как от методики тренировочных занятий, так и от генетических особенностей организма спортсмена. В результате взаимодействий умений и навыков педагога-тренера и возможностей организма спортсмена совершенствуются различные физические качества.
.2 Приспособление организма к факторам, вызывающим напряженную мышечную работу
Приспособление организма к факторам, вызывающим напряженную мышечную работу, представляет собой реакцию целого организма, направленную на решение двух задач – обеспечение мышечной деятельности и поддержание или восстановление постоянства внутренней среды организма, его гомеостаза. Эти задачи решаются путем мобилизации специфической функциональной системы, ответственной за выполнение мышечной работы, а также реализации неспецифической стресс-реакции организма [17;298].
Эти процессы «запускаются» и регулируются центральным управляющим механизмом, имеющим два звена – нейрогенное и гормональное. В ответ на сигнал о необходимости совершения мышечной работы (сигнал о физической нагрузке) нейрогенное звено управления «включает» двигательную реакцию и вызывает мобилизацию кровообращения, дыхания и других компонентов функциональной системы организма, обеспечивающей выполнение такой работы.
Одновременно происходит активация гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и симпатико-адреналовой системы, то есть гормонального звена управления адаптационным процессом. Это звено, которое можно определить как «стресс-реализующие» системы, обусловливает возникновение стресс-реакции организма и потенцирует мобилизацию и работу органов и тканей функциональной системы на клеточном и молекулярном уровнях [5;63].
Указанная совокупность процессов закономерно возникает в ответ на нагрузку в любом организме, однако их течение в нетренированном организме, то есть на этапе «срочной» адаптации к нагрузке, будет отличаться от такового в тренированном организме при сформировавшейся долговременной адаптации.
«Срочная» адаптация, или начальная «аварийная» стадия процесса приспособления к физической нагрузке, характеризуется мобилизацией функциональной системы, ответственной за адаптацию до предельно достижимого уровня, сопровождающейся повреждениями, и вместе с тем определенным «несовершенством» самой двигательной реакции. В зависимости от вида требуемой мышечной работы двигательный ответ нетренированного организма может быть либо недостаточно мощным по силе, либо менее продолжительным по времени, чем требуется, либо не совсем точным по координации движений и ритму исполнения и т.д. [23;54]. Недостаточно эффективной и рациональной на этом этапе обычно бывает реакция систем кровообращения и дыхания. Наиболее важная причина «несовершенства» реакции состоит в том, что в нетренированном организме к данной нагрузке «не готова» центральная, «управляющая» система, то есть аппарат нейрогуморальной регуляции.
На этой стадии адаптации в ответ на нагрузку происходит интенсивное, избыточное по своему пространственному распространению (иррадиирующее) возбуждение корковых, подкорковых и нижележащих двигательных центров, которому соответствует генерализованная, с мобилизацией «излишних» мышц, но недостаточно координированная двигательная реакция. Этот процесс характеризует собой начальный этап, первую стадию формирования новых, условно-рефлекторных по своей природе, динамических стереотипов, двигательных навыков [8;124]. При этом нейрогенно детерминированная активация гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и адренергической систем, то есть стресс-реализующих систем, носит интенсивный, нередко избыточный характер и сопровождается ярко выраженной стресс-реакцией.
А.А. Виру, Ф.3. Меерсон, В.Б. Каган, 3.В. Береснева и др, oтмечая положительную роль стресс-реакции в реализации «срочного» этапа адаптации к физическим нагрузкам, следует подчеркнуть, что при продолжительных и интенсивных нагрузках, действующих на нетренированный организм, чрезмерная активация стресс-реализующих систем, и главным образом адренергической системы, нередко приводит к проявлению отрицательного, повреждающего эффекта стресс-реакции. Этот эффект обусловлен вызванной под влиянием катехоламинов чрезмерной активацией перекисного окисления липидов в мембранах клеток скелетных мышц, миокарда и других тканей [5,13].
Таким образом, на этапе «срочной» адаптации активация нейрогуморального звена функциональной системы, ответственной за адаптацию, и возникающая стресс-реакция обеспечивают мобилизацию этой системы на данном этапе приспособления организма к мышечной нагрузке и играют важную роль в формировании следующего этапа процесса – устойчивой адаптации. Вместе с тем чрезмерно интенсивная стресс-реакция является причиной возникновения повреждений и тем самым в значительной степени определяет несовершенство приспособления организма на стадии «срочной» адаптации.
Н.В. Зимкин полагает, что на уровне двигательного аппарата «срочная» адаптация характеризуется рекрутированием лишь части моторных единиц, то есть моторных нейронов и связанных с ними мышечных волокон (примерно 30-50% имеющихся единиц, в то время как в состоянии тренированности число вовлеченных в сокращение моторных единиц достигает 80-90% и более), а также генерализованным включением «лишних» мышц [8;65]. В результате сила и скорость сокращений мобилизованных мышц оказываются ограниченными, хотя и максимально достижимыми для данной стадии адаптации, а координация движений – недостаточно совершенной. Интенсивность и длительность мышечной работы лимитированы на данном, «срочном», этапе адаптации также возможностями локализованной в мышечной клетке системы преобразования энергии, главным образом системы митохондрий, а также системы метаболизма аммиака [2;92].
Мышечная деятельность быстро приводит к снижению содержания в мобилизованных скелетных мышцах креатинфосфата, гликогена и в меньшей мере АТФ, росту концентрации аммиака и лактата [24;57], что сопровождается быстрым развитием утомления. Лимитирующим мышечную работу фактором на данной стадии является также АТФазная активность миозина в работающих мышцах [24;59].
А.А. Виру, Э.В. Варрик, полагают, что наряду с ростом концентрации лактата в крови наблюдается ферментемия, связанная с повреждениями мембран мышечных клеток, обусловленными главным образом активацией перекисного окисления липидов. Эта стадия адаптации характеризуется также значительным распадом сократительных белков скелетных мышц, что проявляется ростом экскреции специфического метаболита этих белков 3-метилгистидина и в значительной мере обусловлено катаболическим эффектом избытка глюкокортикоидов [5]. Это явление наряду с увеличением распада белков в других органах приводит к развитию отрицательного азотистого баланса организма.
На уровне системы дыхания «срочный» этап адаптации характеризуется максимальной мобилизацией внешнего дыхания, проявляющейся неэкономным ростом легочной вентиляции вследствие увеличения частоты, а не глубины дыхания, дискоординацией между регионарным кровотоком в легких и вентиляцией соответствующих участков легочной ткани, а также дискоординацией между дыханием и движениями [3;141]. В итоге увеличение легочной вентиляции на этой стадии адаптации не избавляет от более или менее выраженной гипоксемии и гиперкапнии. Лимитирующими факторами являются анатомо-функциональные возможности аппарата внешнего дыхания (емкость легких, выносливость дыхательных мышц и др.), а также функциональные возможности центрального аппарата регуляции дыхания, способность дыхательного центра поддерживать возбуждение.
На уровне системы кровообращения на этой стадии происходит значительное, но недостаточное для длительного поддержания высокого уровня работы увеличение минутного объема сердца, которое вследствие недостаточно полной диастолы и недостаточно увеличенной интенсивности сокращений сердечной мышцы достигается неэкономным, расточительным путем – за счет роста частоты сокращений сердца при ограниченном увеличении ударного объема.
При этом увеличение частоты сокращений также ограничено недостаточно быстрым восстановлением энергетического резерва сердечной мышцы во время диастолы и скоростью реализации самой диастолы. Совершенство функционирования сердца на этой стадии адаптации лимитировано интенсивностью основных процессов, определяющих сократительные возможности сердечной мышцы, а именно – процессов возбуждения, сопряжения возбуждения с сокращением и расслаблением, сокращения и расслабления, энергообеспечения кардиомиоцита, а также мощностью структур, обеспечивающих эти процессы [20;33].
Одновременно на этой стадии происходит перераспределение кровотока в сторону преимущественного кровоснабжения работающей мускулатуры, сердца, мозга за счет внутренних органов и кожи.
Вследствие ограниченного минутного объема это может приводить к повреждающей анемизации внутренних органов. Несмотря на указанное перераспределение кровотока ограниченные возможности васкуляризации сердца и скелетных мышц в нетренированном организме могут быть одним из факторов, лимитирующих мышечную работу при нагрузке.
В целом эта «аварийная» стадия характеризуется максимальной по уровню и неэкономной гиперфункцией системы, ответственной за адаптацию, утратой функционального резерва данной системы, явлениями чрезмерной стресс-реакции и повреждения. В результате двигательные, то есть, по существу, поведенческие реакции организма оказываются неадекватными по интенсивности, длительности и точности.
Вторая, переходная, стадия долговременной адаптации к физическим нагрузкам определяется тем, что возникающая в процессе тренировки активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, вызванная гормональными и другими факторами, приводит к избирательному росту определенных структур в клетках органов функциональной системы и таким образом «расширяет» звенья, лимитирующие интенсивность и длительность двигательной реакции на этапе «срочной» адаптации [14;126].
При этом на уровне нейрогормонального звена функциональной системы в результате активации синтеза белков [13] развивается консолидация временных связей и целых условно-рефлекторных стереотипов, обеспечивающих формирование новых двигательных навыков. В соответствии с этим совершенствуется координация движений, участие «лишних» мышц исчезает, двигательная реакция становится в целом более точной и экономной. Наряду с формированием двигательных навыков образуются условно-рефлекторные «навыки» дыхательной системы, системы кровообращения и т.д., обеспечивающие развитие координации между аппаратом движения и этими системам [13;127]. В результате управление деятельностью всей функциональной системы, ответственной за адаптацию, начинает экономизироваться несмотря на более напряженную двигательную реакцию. Одновременно активация синтеза нуклеиновых кислот и белков в скелетных мышцах, сердце, дыхательных мышцах и других органах, составляющих функциональную систему, приводит к увеличению массы и функциональных возможностей клеточных структур, лимитирующих интенсивность работы этих органов и уровень двигательной реакции в целом. Таким образом, происходит формирование разветвленного структурного «следа», приводящего к повышению мощности специфической системы, ответственной за адаптацию организма к физической нагрузке.
Имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют, что в процессе формирования устойчивой долговременной адаптации организма к физическим нагрузкам в различных звеньях аппарата нейрогормональной регуляции функциональной системы, ответственной за адаптацию, развиваются определенные структурные изменения, повышающие функциональную мощность этого аппарата и обеспечивающие его устойчивое экономное функционирование при мышечной работе.
Вторая черта системного структурного «следа» адаптации состоит в увеличении мощности и одновременно экономности функционирования двигательного аппарата. Структурные изменения в аппарате управления мышечной работой на уровне ЦНС создают возможности мобилизации большего числа моторных единиц при нагрузке и приводят к совершенствованию межмышечной координации [6;2].
На уровне скелетных мышц на основе активации синтеза нуклеиновых кислот и белков развивается выраженная рабочая гипертрофия, реализующаяся за счет увеличения массы имеющихся мышечных волокон «быстрого» или «медленного» типа в зависимости от вида нагрузки. Увеличивается энергообеспечение мышц. Это происходит вследствие роста мощности системы преобразования энергии, что выражается в увеличении числа и массы митохондрий [24], росте популяции ферментов гликолиза и гликогенолиза и увеличении содержания в мышцах гликогена и активности фермента ресинтеза гликогена гликогенсинтетазы , а также за счет усиления АТФазной активности миофибрилл, связанного, по-видимому, с изменением субъединичного состава миозина [24;98]. Следует отметить, что при тренированности наряду с увеличением мощности системы окислительного ресинтеза АТФ в мышцах за счет роста числа митохондрий повышается эффективность еще одного пути образования АТФ, реализующегося при недостатке кислорода. Показателем его интенсивности является содержание сукцината в крови. Рост активности липопротеинлипаз в мышцах повышает доступность триглицеридов и наряду с усилением мощности системы митохондрий способствует утилизации жирных кислот в мышцах.
Увеличение плотности капилляров и концентрации миоглобина обеспечивает эффективность системы транспорта кислорода, что вместе с ростом числа митохондрий приводит к повышению способности мышечной ткани утилизировать кислород из притекающей крови.
За счет увеличения мощности системы энергообеспечения скелетных мышц в тренированном организме в ответ на высокие, но привычные нагрузки не происходит значительного снижения концентрации гликогена, креатинфосфата и подъема концентрации аммиака и лактата в мышечной ткани, играющих важную роль в генезе утомления и уменьшения работоспособности.
Третья черта системного структурного «следа» адаптации состоит в увеличении мощности и одновременно экономности функционирования аппарата внешнего дыхания и кровообращения.
Благодаря развитию гипертрофии и увеличению скорости и амплитуды сокращения дыхательной мускулатуры увеличивается жизненная емкость легких и возрастает коэффициент утилизации кислорода. Вместе с увеличением максимальной вентиляции легких при физической работе и ростом массы митохондрий в скелетных мышцах достигается значительное увеличение аэробной мощности организма. Повышение способности дыхательного центра длительно поддерживать возбуждение на предельном уровне обеспечивает в тренированном организме возможность осуществлять в течение продолжительного времени максимальную гипервентиляцию при сверхинтенсивных мышечных нагрузках [1,3,6].
Аппарат внешнего дыхания тяжелоатлетов по своим функциональным возможностям несколько уступает показателям спортсменов, тренирующихся на выносливость, так как при поднятии тяжестей нет необходимости поддерживать высокий уровень потребления кислорода в течение длительного времени.
Кислородный запрос при упражнениях со штангой составляет всего 1,6-4,2 л и зависит от веса атлета и вида движения. Поэтому минутный объем дыхания (МОД) увеличивается незначительно – до 20-30 л. Причем увеличение легочной вентиляции наступает лишь после окончания работы, тогда как подъем снаряда обычно сопровождается задержкой дыхания [17;315].
Данное достижение адаптации сочетается с экономизацией функционирования аппарата внешнего дыхания в покое и при нагрузках. Эта экономность обеспечивается двумя основными особенностями тренированного организма: увеличением объема вдоха и емкости легких, что позволяет поддерживать адекватный (вплоть до максимального) минутный объем вентиляции при меньшей частоте дыхания, то есть при меньшей работе дыхательной мускулатуры и соответственно при меньших энергетических затратах; повышением кислородной емкости крови и способности скелетной мускулатуры и других тканей утилизировать кислород из притекающей крови, что создает условия для уменьшения легочной вентиляции в покое и при стандартных нагрузках. Кроме того, адаптационная перестройка на уровне ЦНС обеспечивает ритмичность дыхания и четкую координацию его с работой двигательного аппарата, что также способствует экономичности функционирования аппарата дыхания.
На уровне системы кровообращения структурный «след» адаптации выражается прежде всего в развитии структурных изменений в сердце.
При адаптации на выносливость они представлены умеренной гипертрофией миокарда, увеличением числа коронарных капилляров и их плотности, сопровождающимся ростом просвета крупных коронарных артерий, увеличением концентрации миоглобина в миокарде. Это сопровождается повышением мощности системы окислительного ресинтеза АТФ за счет роста числа митохондрий и поверхности митохондриальных мембран на единицу объема миокардиальной ткани, а также повышением мощности системы гликолиза и гликогенолиза за счет увеличения содержания гликогена и активности гликолитических ферментов. Активация синтеза миокардиальных белков, лежащая в основе перечисленных структурных изменений, приводит также к увеличению в тренированном организме массы мембранных структур саркоплазматического ретикулума (СПР) миокарда, ответственных за транспорт Са2± в сердечной мышце и реализацию процесса ее расслабления, к повышению активности транспортных АТФаз сарколеммы кардиомиоцитов желудочков сердца.
В результате развития этого комплекса изменений адаптация приводит к «расширению» звеньев, лимитирующих адекватное функционирование сердца при нагрузках в нетренированном организме. Благодаря этому комплексу сердце приобретает большую максимальную скорость сокращения и расслабления и в условиях максимальных нагрузок обеспечивает больший конечный диастолический, ударный и в конечном счете больший максимальный минутный объем. Из-за высокого минутного объема и более экономичного функционирования скелетных мышц, которые, как показано выше, способны извлекать кислород из крови более эффективно, перераспределение крови при интенсивных нагрузках не приводит в тренированном организме к резкому уменьшению кровотока во внутренних органах и степень анемизации этих органов снижается. Этому способствуют также адаптационные изменения в системе регионарного кровообращения в органах и тканях [13;147].
В целом эти и другие важные структурные изменения, формирующиеся в процессе длительной адаптации к физическим нагрузкам в функциональной системе, ответственной за эту адаптацию, образуют структурный «след» достаточно сложной архитектуры, который создает возможность интенсивной и в то же время экономичной мышечной работы, составляет базис устойчивой адаптации организма к мышечной работе [7;87].
Следует подчеркнуть, что рассмотренные положительные адаптационные изменения, составляющие преимущества тренированного организма, развиваются, как правило, при наиболее естественных динамических («аэробических», по терминологии современных зарубежных авторов) нагрузках, то есть при тренировках на выносливость.
Однако при некоторых видах физических нагрузок, например при направленной тренировке к силовым нагрузкам, адаптация в большинстве случаев не приводит к повышению резистентности организма к повреждающим воздействиям.
Упражнения со штангой относятся к ациклическим двигательным актам скоростно-силового типа, когда величина мышечного напряжения возрастает с увеличением веса поднимаемого снаряда. При этом имеют место как динамическая работа (подъем штанги), так и статические усилия (удержание на груди и фиксация). К трудностям выполнения классических упражнений при подъеме предельного веса можно отнести необходимость производить максимальные усилия в определенные моменты, ограниченность площади опоры, все увеличивающийся опрокидывающий момент, когда во время подъема штанги поднимается общий центр тяжести, потеря опорного положения подседа в рывке и толчке. В связи с этим занятия тяжелой атлетикой оказывают достаточно специфическое влияние на организм.
Четвертая стадия процесса – стадия «изнашивания» системы, ответственной за адаптацию, не является обязательной, так как устойчивая адаптация к физической нагрузке может сохраняться в течение многих лет. Вероятность реализации стадии «изнашивания» возрастает при двух обстоятельствах: во-первых, при длительных перерывах в тренировке к физической нагрузке, когда системный структурный «след» и особенно его компоненты в исполнительных органах функциональной системы могут утрачиваться. Восстановление этого «следа» после возобновления интенсивных нагрузок имеет для организма большую структурную «цену», то есть вновь требует большой активации синтеза нуклеиновых кислот и белков, и может протекать неудовлетворительно, особенно в немолодом возрасте и при наличии болезней. В связи с этим принятый в спорте принцип непрерывности спортивных тренировок является не только основой сохранения спортивной рабочей формы, но также и условием экономии структурных ресурсов организма. Во-вторых, нарушению устойчивой адаптации к физической нагрузке могут способствовать условия, при которых физическая нагрузка сочетается с интенсивными стрессорными, например соревновательными, ситуациями.
Таким образом, понимание механизма формирования адаптации к физической нагрузке определенной направленности составляет необходимую предпосылку активного управления этим процессом, которое может обеспечить наиболее рациональное достижение состояния тренированности.
Вывод II раздела
Адаптация к мышечной работе – это структурно-функциональная перестройка организма, позволяющая спортсмену выполнять физические нагрузки большей мощности и продолжительности, развивать более высокие мышечные усилия по сравнению с нетренированным человеком.
Физиологические и биохимические механизмы адаптации к мышечной работе базируются на генетических и средовых факторах.
Последовательная смена биохимических изменений в определенные циклы спортивной тренировки обеспечивает непрерывное повышение физической работоспособности с постепенным приближением к индивидуальному пределу у данного спортсмена. Характер и степень этих изменений зависят как от методики тренировочных занятий, так и от генетических особенностей организма спортсмена. В результате взаимодействий умений и навыков педагога-тренера и возможностей организма спортсмена совершенствуются различные физические качества.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе была исследована адаптация организма спортсмена к напряженной мышечной работе. По итогам работы, можно сделать следующие выводы:
по данным литературного анализа можно заключить, что адаптация в целом и к физическим нагрузкам в частности не является простым следствием накопления структурных изменений на внутрисистемных уровнях отдельных функциональных систем. Это более многогранное явление, представляющее результат изменений взаимоотношения между системами, направленных на обеспечение мышечной деятельности и поддержание гомеостаза, зависящее от генофенотипических данных организма и специфических индивидуальных фаз его развития. В целом эти изменения образуют структурный «след», который создает возможность напряженной мышечной работы.
понимание механизма формирования адаптации к физической нагрузке определенной направленности составляет необходимую предпосылку активного управления этим процессом, которое может обеспечить наиболее рациональное достижение состояния тренированности.
В практике спорта до сих пор не разработаны объективные методы изучения адаптационных процессов в спортивной деятельности и принято считать их основным критерием спортивные достижения, динамику уровня спортивных достижений и темп роста спортивных результатов. Однако адаптация является сложным комплексным процессом и включает в себя множество факторов, зависящих от генофенотипических данных организма и специфических индивидуальных фаз его развития. Непредсказуемость развития, наличие спонтанно возникающих кризисов и возможных путей векторных изменений затрудняют процесс управления самоорганизующейся системой спорта и требуют воспроизводства адекватных программ прогрессивной тренировки.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Агаджанян Н.А. Предисловие // Адаптация человека и животных к экстремальным условиям внешней среды: Сборник научных трудов. – М., 2005.
Бородюк Н.Р. Секреты адаптации. /Н.Р. Бородюк. – М.: «Глобус», 2021. – 196 с.
Бреслав И. С. Регуляция дыхания / И. С. Бреслав, В. Д. Глебовский. – Л.: Наука, 2021. – 280 с.
Верхошанский Ю.В. Некоторые закономерности долговременной адаптации организма спортсменов к физическим нагрузкам /Ю.В. Верхошанский, А.А.Виру //Физиология человека. – 2007. – № 5. – С. 811-818.
Виру А.А. Функция коры надпочечников при мышечной деятельности: Учебное пособие /А.А. Виру. – М.: Медицина, 2007. – 176 с.
Волков Н.И. Биохимия мышечной деятельности. – Киев: «Олимпийская литература». – 2000.
Гаркави Л.Х. Адаптационные реакции и резистентность организма: Учебное пособие /Л.Х. Гаркави, Е.Б. Квакина, М.Л.Уколова. – Ростов-на-Дону: Факел, 2021. -224 с.
Зимкин Н.В. Физиология человека / Н.В. Зимкин. -5-е изд. – М.: Физкультура и спорт, 2005.
Исаев А.П. Особенности реакции функциональной системы организма спортсменов на двигательные нагрузки./А.П. Исаев // Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности: Тез. докл. XIX Всесоюз. конф. – Волгоград: ВИФК, 2008. – С. 311-312.
Киселев Л.В. Системный подход к оценке адаптации в спорте / Л.В. Киселев.- Красноярск: Красноярский университет, 2021. – 176 с
