1 .2 Физиологическая характеристика отдельных систем организма детей дошкольного возраста

Развитие организма детей и подростков связано с деятельностью нервной и эндокринной систем. В соответствии с наследственными особенностями развития эти системы обеспечивают управление всеми функциями растущего организма.

Центральная нервная система. В дошкольном возрасте формируются основные проявления высшей нервной деятельности. Большую роль в этом играют развитие речи, мышления, а также овладение различными двигательными навыками (ходьбой, бегом, прыжками и др.).

По мере развития ребенка совершенствуется способность к обоб­щению, что расширяет его познавательные возможности.

Увеличение силы и подвижности нервных процессов обеспечи­вает повышение работоспособности коры головного мозга и стабиль­ность всех видов внутреннего торможения. В возрасте 5—7 лет угасание и дифференцирование вырабатываются почти вдвое быстрее, чем у детей 3—5 лет.

Постепенно возрастает роль второй сигнальной системы, увели­чивается словарный запас детской речи Значение первой сигнальной системы при этом не снижается. Однако словесное мышление ока­зывает все большее влияние на поведение. Ребенок начинает поль­зоваться понятиями, обобщениями. Двигательная активность ребенка способствует увеличению запаса слов и более осмысленному их пониманию. К 7-летнему возрасту; происходит морфологическое созревание лобного отдела коры больших полушарий.

В младшем школьном возрасте нервные процессы характеризуются уже значительной силой и уравновешенностью, условные рефлексы—достаточной стабильностью.. Все виды внутреннего торможений проявляются вполне отчетлив.

В этом возрасте отмечается недостаточность регулирующих влияний коры головного мозга на подкорковые образования, что выражается в слабости активного внимания и незначительной сосредоточенности.

В младшем школьном возрасте быстро развивается речевая функция. Обучение чтению и письму способствует совершенствованию второй сигнальной системы. Словесная информация становится более полной способность к отвлечению, абстрагированию повышается. Совершенствуется способность к полному и точному словесному выражении двигательных ощущений. Физическое воспитание обеспечивает более тонкое взаимодействие сигнальных систем и расширяет влияние речи и мышления на двигательную функцию.

Своеобразие подросткового возраста проявляется в преобладании процессов возбуждения и в нарушении координации движений. У подростков нередко отмечаются угловатость, неловкость движений. Эти особенности имеют временный характер, но их следует учитывать при дозировании физических нагрузок.

Юношеский возраст характеризуется завершением физически развития. Размеры головного и спинного мозга достигают величины взрослого человека. Заметно повышается уровень аналитико-синтетической деятельности коры больших полушарий, усиливается функция обобщения и абстрактного мышления.

Обмен веществ и энергии. В детстве в связи с ростом и формированием организма преобладают процессы ассимиляции, отмечается усиление окислительных процессов, необходимых для синтеза сложных соединений. Особенностью обмена веществ является то, значительная доля энергии идет на процессы роста и развития организма.

Растущему организму требуется больше, чем взрослому, «строительного материала» — белков. Чем младше ребенок и чем интенсивнее процессы роста, тем потребность в белке больше. Например, ребенку 4—7 лет требуется в сутки 3—3,5 г/кг массы тела, ребенку старше 12 лет-2-2,5 г/кг.

Важно не только количество, но и качество потребляемых белков. Полноценность их определяется наличием в них аминокислот, не обходимых для синтеза белков организма. Большое, значение имеет _N поступление в достаточном количестве незаменимых аминокислот. Недостаток белка в пище замедляет развитие ребенка. У детей, занимающихся спортом, особенно при значительном увеличении мышечной массы потребность в белках повышена в 1,5—2 раза.

С возрастом изменяется жировой обмен. Растущему организму жиры и жироподобные вещества необходимы для образования клеточ­ных мембран, а также как важный источник энергии. Потребность организма в жирах на 1 кг массы тела с возрастом уменьшается. Например, ребенку 4—7 лет требуется в сутки 2,5—3 г/кг жиров, ребенку 10—11 лет-1,5 г/кг.

У детей обмен жиров неустойчив. При значительном расходова­нии жиров и особенно при недостатке углеводов небольшие жиро­вые запасы в организме детей быстро истощаются.

В растущем организме углеводы выполняют не только энергетическую, но и пластическую функцию. Они играют 'важную роль при формировании клеточных оболочек м соединительной ткан». У детей образование углеводов из продуктов белкового и жирового обмена ограничено. С возрастом по мере прекращения роста потребности в.углеводах снижается: в 8—13 лет она составляет 10—11 в сутки на 1 кг массы тела, в 16—18/лет —7,7 г.

Регуляция углеводного обмена у детей менее совершенна, чем у взрослых. Это проявляется в замедленной мобилизации организмов углеводных ресурсов, а также в меньшей способности сохранять необходимую интенсивность углеводного обмена при работе. Во время напряженной спортивной деятельности у подростков и юношей уровень сахара в крови снижается быстрее, чем у взрослых.

Вода и минеральные соли не являются питательными веществам.. , и источниками энергии, но значение их для растущего организма очень велико. Вода составляет 80% массы тела ребенка. По мере развития организма количество воды в нем уменьшается и составляет у взрослых 68—72% массы тела. Чем моложе ребенок, чем быстрее он развивается, тем выше у него потребности в воде: в 6 лет см составляет 100—110 г в сутки на 1 кг массы тела, в 14 лет -70—78 г, в 18 лет - 40—50 г. Дети трудив, чем взрослые, перенося j различного рода нарушения водного обмена.

Минеральные соли, и особенно кальций и фосфор, имеют боль­шое значение для формирования костной ткани. Потребность в них увеличивается в период усиленного роста, а также в период полового созревания. У детей 6—7 лет она составляет 0,3—0,5 г в сутки, у школьников — около 1 г.

Для нормального развития организма важно не только абсолют­ное количество отдельных минеральных солей, но и их соотношение. Например, если в дошкольном возрасте в суточном рационе должно содержаться почти одинаковое количество кальция и фосфора, то в более старшем возрасте фосфора требуется больше, чем кальция.

Растущий организм нуждается также в натрии, калии, хлоре, железе.

Обмен энергии в условиях полного мышечного покоя (основной обмен), выраженный в ккал на 1 м² поверхности тела, с возрастом снижается. У годовалого ребенка он составляет в среднем 5,3 ккал/м² в 1 ч, у 10-летнего-4,6, 15-летнего – 4,2, 20-летнего —3,8. У маленьких детей основной обмен не зависит от пола. Начиная с 9—10 лет он становится больше у мальчиков. Половые различия в основном обме­не особенно резко выражены в возрасте 13—14 лет.

Расход энергии во время выполнения физических упражнений также зависит от возраста. При одинаковой - работе у подростков энерготраты больше, чем у взрослых. Чем старше дети, тем меньше у них расход энергии при выполнении стандартных нагрузок.

Кислородная стоимость работы у детей и подростков больше, чем у взрослых. Например, при одинаковой нагрузке на велоэргометре ребенок потребляет 7,6 мл кислорода на 1 кг/м работы, а взрослый —5,4 мл. Это является. одним из факторов, ограничивающих работоспособность детей.

С возрастом повышается экономичность мышечных усилий. На это указывает, и увеличение КПД. При работе на велоэргометре у ребенка 6—9 дет он равен 12,3 %, у взрослых — 16—25 %.

Под влиянием спортивной тренировки энергетическая стоимость работы понижается. У юных спортсменов при стандартной работе потребление кислорода меньше, чем у их сверстников, не занимающихся спортом.

Система крови. У детей количество крови по отношению к массе тела больше, чем у взрослых. У детей до года оно составляет 11%, у подростков 14 лет – 7-8%. Количество крови у мальчиком больше, чем у девочек.

У ребенка первого года жизни количество эритроцитов составляет 6—6,5 млн. в 1 мм³ крови. В последующем оно снижается до нормы взрослого. Для детей характерны значительные индивидуальные колебания этой величины, что связано с этапами ускоренного роста.

По мере развития ребенка изменяется содержание гемоглобина. У новорожденных количество гемоглобина составляет 130—150% от нормы взрослого, на втором году жизни —80—90%, в последующие годы (до 10-12 лет) постепенно доходит до уровня взрослых.

У детей в первые жни жизни в крови несколько больше, чем у взрослых, лейкоцитов (10000—15000 в 1 мм³). Затем количество лейкоцитов снижается и к 8—10 годам доходит до уровня взрослых. Тромбоцитов в крови у детей от года до 16 лет столько же, сколько и у взрослых (200—300 тыс. в 1 мм³ крови).

Мышечная деятельность сопровождается существенными измене­ниями в системе крови. После длительных и интенсивных нагрузок у юношей больше, чем у взрослых, повышается вязкость крови.

После кратковременных физических нагрузок у подростков и юно­шей количество эритроцитов незначительно повышается (на 8—13%), после продолжительной работы (например, велогонок, на 50 км) уменьшается и не восстанавливается в течение 24ч и более. У взрослых гонщиков изменения количества эритроцитов выражает в меньшей степени и восстановление заканчивается быстрее.

У подростков и юношей после непродолжительных упражнений (соревнования по бегу, плаванию) наблюдается первая фаза миогенного лейкоцитоза, после продолжительных и утомительных нагрузок (велогонки – нейтрофильная фаза. У юношей больше, чем у девушек.

У юных спортсменов после участия в соревнованиях число тромбоцитов увеличивается на 46-50 %, т.е. значительно больше, чем у взрослых. По сравнению со взрослыми у них значительно больше, чем у взрослых у них более длительные послерабочие изменения времени свертывания крови. Восстановление этого показателя у юношей происходит в течение 6 часов, у взрослых – в течение 1,5-2 ч.

Органы кровообращения. По мере роста и формирования организма увеличиваются абсолютные и относительные (на 1 кг веса тела) размеры сердца. У детей 1 года абсолютный вес сердца составляет в среднем 41,2 г, у 8-летних – 96, 15-летних – 200 г.

Систематическая тренировка вызывает рабочую гипертрофию сердечной мышцы. Увеличение мышечной массы сердца происходит главным образом за счет левого желудочка. При рациональной тренировке умеренное увеличение сердца сопровождается повышением его функциональных возможностей. Чрезмерное увеличение размеров сердца возникает в результате непосильных нагрузок.

На увеличение размеров сердца оказывает влияние спортивная специализация. У юных велосипедистов, пловцов, лыжников, бегунов на средние дистанции абсолютный и относительный объемы сердца больше, чем у представителей других видов спорта.

С возрастом снижается ЧСС. У новорожденных она равна 135-140 уд/мин, у 7-летних – 89-90, 14-16-летних – 7078 уд/мин. У детей неустойчивый ритм сердечных сокращений. Под влиянием различных внешних и внутренних раздражений он изменяется у них больше, чем у взрослых.

Спортивная тренировка оказывает существенное воздействие на ЧСС. У юных спортсменов, особенно у тех, кто тренируется в видах спорта циклического характера. Отмечается бадикардия. Однако в состоянии покоя у юных спортсменов она выражена меньше, чем у взрослых.

Существенные возрастные изменения ЧСС наблюдаются во время выполнения физических упражнений. При одинаковой нагрузке ЧСС тем меньше, чем старше дети. Например, у детей 9-10 лет сумма пульса за время работы составляет 600 ударов, а у юношей 17-18 лет лишь 360 ударов. Таким образом, старшие дети совершают ту же работу более экономно. Мальчики 12-14 лет при ЧСС 130 уд/мин могут выполнять работу, не превышающую 70 Вт, 15-16-летние – 95 Вт, 18-летние – 122 Вт.

При предельных нагрузках ЧСС юных спортсменов может быть даже больше, чем у взрослых. Если рассматривать изменения относительного прироста частоты сердцебиения (по отношению к исходным данным), то у юных спортсменов эта величина меньше, чем у взрослых. Значит, у детского организма меньше потенциальные возможности. Об этом свидетельствует также и меньший прирост артериального давления во время работы.

Возрастные особенности адаптации организма к мышечной деятельности проявляются и при увеличении мощности нагрузок. Организму детей и подростков повышение интенсивности, продолжительности и числа повторения упражнений, уменьшение интервалов отдыха стоит дороже, чем взрослому. Например, у 9—11-летних увеличение нагрузки на 1 кгм в 1 с вызывает учащение сердцебиения на 8,2— 9,4 уд/мин, у 12—13-летних —на 6,4-9,5, у взрослых на 3,6—5,3 уд/мин.

Восстановление ЧСС после физических упражнений у лиц разного возраста также зависит от величины нагрузки. После небольших нагрузок у детей 11—14 лет оно происходит быстрее, чем у взрослых, после напряженных и продолжительных, наоборот, медленнее.

Минутный объем крови, рассчитанный на 1 кг веса, у 8-летних детей составляет 88 мл, у 15-летних — 70, у взрослых —60 мл. Следовательно, с возрастом величина относительного минутного объема

крови снижается.

Возраст влияет на величину изменений систолического и минутного объема крови при мышечной деятельности. В связи с меньшим объемом сердца систолический и минутный объемы крови при выполнении упражнений у детей меньше, чем у взрослых. С возрастом? максимально возможный систолический объем увеличивается. У детей( 8—9 лет он составляет 70 мл, 10—11 лет —90—120, 14—15 лет—100—\ 120 > мл. Минутный объем крови у детей 8-9 лет при напряженной мышечной деятельности может достигать 13—16 л/мин, у подростков 14-15 лет-20-24 л/мин.

С возрастом артериальное давление повышается. У новорожденных систолическое давление составляет 65—70 мм рт. ст., у 11-лет­них—95, 15-летних —109 мм рт. ст. Диастолическое давление у детей одного года составляет в среднем 34 мм рт. ст., у 11—13-летних- 83, 15—16-летних — 88 мм рт. ст. У подростков и юношей 13—16 лет в состоянии покоя иногда отмечается повышение систолического давления до 130—140 мм рт. ст. Это явление, называемое юношеского гипертонией, обусловлено происходящей в этом возрасте нейрогуморальной перестройкой регуляции функций. Юношеская гипертония чащ встречается у подростков, заметно опережающих сверстников в темпа: физического развития и полового созревания.

Мышечная деятельность вызывает увеличение систолического давления. У детей оно увеличивается значительно меньше, чем взрослых. У 11—12-летних при выполнении упражнений максимально мощности систолическое давление увеличивается в среднем 32 мм рт. ст., у подростков и юношей 15—16 лет —на 45, у юноше 18—20 лет — на 50 мм рт. ст.

Органы дыхания. По мере развития организма изменяются длительность дыхательного цикла, соотношение между вдохом и выдохом глубина и частота дыхания.

Для детей характерны частый, недостаточно устойчивый ритм дыхания, небольшая его глубина, примерно одинаковые по длительности вдох и выдох. Частота дыхания в возрасте 7—8 лет составляет 20—25 в 1 мин. С возрастом она снижается до 12—16 в 1 ми Глубина дыхания (дыхательный объем) с возрастом повышается. У детей 7—8 лет она колеблется в пределах 163—285 мл, у взрослых увеличивается в 2—3 раза. Юные спортсмены в условиях относительного покоя характеризуются меньшей глубиной дыхания.

Абсолютная величина МОД у детей меньше, чем у взрослых, а относительная — выше: у 14-летних подростков она составляет в среднем 125 мл, у взрослых лишь 80 мл на 1 кг веса.

Важной функциональной характеристикой органов дыхания являет­ся максимальная вентиляция легких (МВЛ). С возрастом она увели­чивается, что свидетельствует о повышении резервных возможностей органов дыхания. У юных спортсменов МВЛ больше, чем у их сверстников, не занимающихся спортом.

По мере развития организма увеличивается общая и жизненная емкость легких. У юных спортсменов (легкоатлетов, велосипедистов, гребцов) ЖЕЛ больше, чем у не занимающихся спортом.

Абсолютная величина потребления кислорода в состоянии покоя у детей меньше, чем у взрослых, а относительная (при расчете на 1 кг массы тела) *-больше. Спортивная тренировка иногда ведет к снижению потребления кислорода в состоянии покоя.

Обеспечение кислородной потребности у детей и подростков менее экономично, чем у взрослых. Например, 1 л кислорода у подростков извлекается из 21—22 л циркулирующей крови, у взрослых же — из 15—16 л.

Недостаточное снабжение организма кислородом дети и подрост­ки переносят хуже, чем взрослые. Длительность задержки дыхания у них короче, чем у взрослых.

Юные спортсмены лучше переносят недостаток кислорода в кро­ви, чем их сверстники-неспортсмены. У спортсменов при задержке дыхания насыщение крови кислородом может снижаться в среднем на большую величину, чем у неспортсменов.

При физической работе возрастные особенности дыхания прояв­ляются особенно отчетливо. У детей 8—9 лет МОД может увеличи­ваться до 50—70 л.

Увеличение легочной вентиляции у детей при мышечной деятель­ности осуществляется в большей мере за счет учащения дыхания, а не увеличения его глубины. Это обусловливает меньшее усвоение кислорода из альвеолярного воздуха. Более частое дыхание приводит к тому, что за один дыхательный цикл дети 8—9 лет потребляют в 3,5 раза меньше кислорода, чем нетренированные и взрослые, и в 6 раз меньше, чем спортсмены высокого класса. Факторами, ограни­чивающими потребление кислорода у детей, являются меньшая кислородная емкость крови и менее эффективная деятельность сердца.

Кислородная емкость крови и менее эффективная деятельность сердца. За время одного сердечного цикла ребенок потребляет в 2—3 раза меньше кислорода, чем взрослые. Спортивная тренировка увеличивает эффективность внешнего дыхания, однако у подростков и юношей оно не достигает уровня, характерного для квалифицированных спортсменов.

У детей 10—11 лет потребление кислорода при работе может увеличиваться в 10 раз по сравнению с уровнем основного обмена, у взрослых —в 15—16 раз. МПК у детей меньше, чем у взрослых. У юных же спортсменов оно больше, чем у их сверстников, не занимающихся спортом.