С тароверов А.Н. Раздаточный материал. 2-ой модуль. Физиология, медицина. стр. 46 из 46

Физиология, медицина.

Раздаточный материал.

Староверов А.Н. г. Ярославль

ВВЕДЕНИЕ.

Как правило, в учебниках для инструкторов фитнес-клубов рассматриваются вопросы, связанные с физическим развитием взрослых. Но членами клуба могут быть и дети. В связи с этим фактом в данном раздаточном материале также будут затронуты основные моменты, касающиеся развития детского организма.

Определение понятий. Рост и развитие обычно употребляются как понятия тождественные, неразрывно связанные между собой. Между тем биологическая природа этих процессов различна, раз­личны их механизмы и последствия.

Рост ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Развитие _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Взаимосвязь роста и развития проявляется, в частности, в том, что определенные стадии развития могут наступать только при до­стижении определенных размеров тела. Так, половое созревание у девочек может наступить только тогда, когда масса тела достигнет определенной величины (для представителей европейской расы это около 48 кг). Активные ростовые процессы также не могут продол­жаться на одной и той же стадии развития бесконечно.

Дифференцировочные процессы, или дифференцировка

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Смысл дифференцировочньх (разделительных) процессов. Наименее специализи­рованной можно считать зиготу — зародышевую клетку, образу­ющуюся в результате слияния материнской яйцеклетки с отцов­ским сперматозоидом. Генетический аппарат зиготы содержит полный двойной набор хромосом, и все дальнейшее развитие представляет собой активацию или репрессию той или иной час­ти генома, который от зародышевой клетки полностью и без из­менений передается всем ее потомкам в процессе каждого акта деления. Первые этапы развития зиготы представляют собой про­стое увеличение числа неотличимых друг от друга клеток — сначала зигота делится на 2, потом каждая из них еще на 2, т.е. обра­зуется 4 клетки, затем — 8, 16, 32 и т.д. Эти эмбриональные клет­ки называются бластомерами, они похожи, как две капли воды. Однако уже на стадии 32 бластомеров начинают выявляться неко­торые особенности отдельных клеток, связанные с их местополо­жением. По мере увеличения числа бластомеров эти различия все возрастают. Часть из этих клеток, образующих вместе сферу, уве­личивается в размере более, чем другие, и, наконец, наступает стадия гаструляции — втягивания более мелких клеток внутрь сферы с образованием внутренней (целомической) и внешней (гастральной) полостей. Организм приобретает совершенно но­вый вид удлиненной замкнутой с одного конца трубочки, резко отличающийся от недавней сферической формы. Клетки апикаль­ного и каудального концов начинают все сильнее различаться не только внешне, но и по своим свойствам: внутренним, метаболи­ческим. Более того, функции клеток наружного (эктодермального), внутреннего (энтодермального) и образовавшегося проме­жуточного (мезодермального) слоев гаструлы, а также роль этих клеток в дальнейшем развитии организма становятся различными. Так, эктодермальный слой клеток дает начало кожным покровам и нервной ткани. Мезодермальный слой служит прародителем всех мышц организма. Клетки энтодермы формируют в дальнейшем паренхиматозные органы (печень, почки, селезенка, железы внут­ренней секреции) и эпителий желудочно-кишечного тракта. Все эти сложнейшие преобразования, постепенно приводящие к фор­мированию совершенно не схожих между собой клеточных струк­тур и разных по форме и функции тканей, являются проявлением дифференцировочных процессов. Именно в этом и заключается развитие — от единственной зародышевой клетки до организма, насчитывающего миллионы клеток различной специализации.

Сроки развития и созревания детского организма. Долгое время существовало убеждение, что дифференцировочные процессы в основном заканчиваются во внутриутробном периоде, а даль­нейшее развитие связано преимущественно с особенностями роста отдельных органов. В последние десятилетия убедительно показано, что это не так: многие ткани организма продолжают развиваться, в том числе и путем дифференцировочных процес­сов, вплоть до завершения полового созревания. Особенно дли­телен период созревания возбудимых тканей — нервной и мы­шечной.

Количественные и качественные изменения в деятельности фи­зиологических систем. Ростовые процессы неминуемо приводят к изменениям объемных характеристик в деятельности практиче­ски всех физиологических систем организма. Так, совершенно оче­видно, что, для того чтобы сохранить потребный уровень снабже­ния тканей растущего организма кислородом и питательными веществами, при двукратном увеличении массы тела необходимо примерно такое же увеличение массы циркулирующей крови, размеров сердца, кроветворных органов и т.д. Те же пропорции складываются и в других функциональных системах. Но все это справедливо лишь в том случае, если принципы организации физиологического процесса не меняются. Если же допустить, что ткани претерпевают такие качественные изменения, которые по­зволяют им полнее экстрагировать кислород и питательные веще­ства из крови (что и происходит в действительности в процессе онтогенеза), то потребность в кровообращении в расчете на еди­ницу массы тела с возрастом будет снижаться.

Все физиологические функции, так или иначе, связаны с раз­мерами тела. Но при этом часть из них меняется в онтогенезе пропорционально изменениям массы тела, тогда как другие ме­няются пропорционально изменениям площади поверхности тела. Если же в ходе развития та или иная функция демонстрирует непропорциональное массе или площади поверхности измене­ние, то это свидетельствует о качественном преобразовании ме­ханизмов реализации данной функции. Ростовые процессы ве­дут, как правило, к количественным, пропорциональным из­менениям. Дифференцировочные процессы могут приводить к появлению качественных, непропорциональных изменений в деятельности физиологических систем организма. На этом про­стом соображении основано широкое использование в возраст­ной физиологии относительных показателей, т. е. выражение ак­тивности той или иной физиологической функции по отноше­нию к массе тела или площади его поверхности. Этот прием позволяет наглядно увидеть и различить этапы количественного нарастания возможностей физиологических систем и этапы их качественных преобразований.

новорожденный 2 мес 5 мес 2 года 6 лет 12 лет 25 лет

Пропорции тела человека в зависимости от возраста

Связь физиологических функций с размерами и формой тела. Фи­зическое развитие, характеризуя геометрические размеры тела и его пропорции, непосредственно влияет на функционирование всех без исключения органов и систем организма. Это свя­зано с тем, что масса и площадь поверхности тела во многом определяют интенсивность обменных процессов в организме. Масса тела при этом выступает как мера продукции энергии (тепла), а его поверхность — как мера теплоотдачи.

Иными словами, размеры и пропорции тела во многом определяют соотношение механизмов теплопродукции и теплоотдачи. Маленький ребенок ближе по сво­им пропорциям к шарику, т.е. к идеальной форме, имеющей ми­нимальное соотношение поверхности и объема (массы). Такая форма наиболее экономична для поддержания энергетического и теплового баланса организма на минимальном уровне, т.е. тепло­отдача при такой форме будет наименьшая, что снижает нагрузку на механизмы теплопродукции. В то же время чем больше по разме­ру шаровидное тело, тем меньше (при неизменных пропорциях) его относительная поверхность и, следовательно, теплоотдача. Это обусловлено простой математической зависимостью, согласно ко­торой объем шарообразного тела пропорционален его радиусу в 3-й степени, а поверхность — радиусу во 2-й степени. Увеличение радиуса (т.е. размеров) тела приводит к существенно более быст­рому возрастанию объема, чем увеличение поверхности. То есть относительная поверхность (площадь поверхности, приходящая­ся на единицу объема) у маленького тела существенно выше, чем у большого. Поэтому для маленького организма проблемой явля­ется дополнительная продукция тепла при охлаждении, а для боль­шого — дополнительный отвод тепла при перегреве.

Размеры тела и физические факторы. Человек, на протяжении всей своей постнатальной жизни, постоянно взаимодействует с двумя основными физическими факторами, к которым организ­му приходится непрерывно приспосабливаться. С температурой окружающей среды и силой тяжести (гравитацией). Реакция орга­низма на оба эти фактора самым непосредственным образом свя­зана с массой, геометрическими размерами и пропорциями тела, т.е. с физическим развитием. Другие физические факторы, также определяющие особенности экологии человека, воздействуют на организм независимо от его формы и размеров (например, уро­вень инсоляции, влажность, газовый состав окружающего возду­ха и т.п.).

Температура окружающей среды — постоянно действующий фактор переменного значения. В связи с тем, что клетки орга­низма нуждаются для своего нормального функционирования в постоянной температуре около 37°С, изменения внешней тем­пературы обусловливают необходимость приспособления организма к этому переменному фактору. Размеры и пропорции тела в этом случае очень важны, так как интенсивность производства тепла в организме пропорциональна его массе, а скорость теплоотдачи пропорциональна площади поверхности тела. Любое изменение размеров и пропорций, в том числе происходящее в результате естественных процессов роста и развития, непосредственно ска­зывается на балансе продукции и отвода тепла и неукоснительно ведет к перестройке деятельности всех вегетативных систем орга­низма, а, следовательно — и систем управления (центральной нерв­ной системы и эндокринной системы). Повышенная температура среды требует — во избежание перегрева — активации функций, способствующих теплоотдаче (перераспределение кровотока в сто­рону усиления кожного кровообращения, активация легочной вентиляции и потоотделения). Пониженная температура, напро­тив, требует сохранения тепла в организме (за счет обратного перераспределения кровотока, снижения активности внешнего дыхания и потоотделения) и усиления его продукции за счет повышения интенсивности метаболизма (особенно, в таких орга­нах, как печень, бурая жировая ткань и скелетные мышцы).

Гравитация (сила тяжести) — другой постоянно действующий фактор, влияние которого сказывается непрерывно и тесно связа­но с массой и формой тела. Изменение пропорций тела неминуемо ведет к изменению биомеханических свойств и, как следствие, экономичности разнообразных движений, т.е. влияет на энергети­ческий баланс организма.

Таким образом, геометрические размеры, масса и пропорции тела очень существенно влияют на протекание всех важнейших функций организма, воздействуя на их экономичность и ставя пределы адаптивным возможностям.

Влияние размеров тела на метаболизм и вегетативные функции. Размеры тела во многом определяют интенсивность обменных процессов, активность многих физиологических функций (например, частоту сердцебиений и дыхания), а также толерант­ность к внешней температуре и другим факторам среды. Зависи­мость показателей функциональной активности от размеров тела в ряду животных «от мыши до слона» широко исследована, и взрос­лый человек хорошо укладывается в эти общебиологические за­кономерности. Обычно измеряемые показатели интенсивности об­менных процессов (интенсивность потребления кислорода либо его калорический эквивалент) и связанных с ними вегетативных функций (частота пульса, относительная объемная скорость кровотока, частота дыхания и т.п.) снижаются с увеличением раз­меров тела пропорционально массе тела в степени 2/3. Сход­ные закономерности могут быть выявлены и в ходе онтогене­тического роста, однако здесь имеются факторы, существен­но искажающие плавный ход соответствующих кривых. Эти факторы связаны с различной организацией функций орга­низма на разных этапах онтоге­неза, о чем говорилось выше. Тем не менее, внутри одной воз­растной группы размерные за­кономерности, хотя и не столь явно выраженные, имеют мес­то. Это еще одна причина, по которой, контроль уровня физического развития детей и подростков имеет большое зна­чение при оценке их общего морфофункционального состо­яния.

Масса тела, скорость обменных процессов и «физиологическое время».

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В связи с этим возникло представление о «физиологическом вре­мени», т.е. о том, что время для более маленького организма те­чет быстрее. Было показано, что «физиологическое время» про­порционально массе тела в степени 0,25. Например, у годовалого ребенка массой 12 кг время течет в 1,5 раза быстрее, чем у взрос­лого массой 70 кг, а у первоклассника массой 30 кг — на 25 % быстрее. Совершенно аналогичные результаты могут быть получе­ны, если подсчитать соотношение частоты сердцебиений, кото­рая также может служить выражением интенсивности обменных процессов в организме. Так, у 7-летнего ребенка в покое пульс составляет примерно 90 уд/мин, а у взрослого — 70, что в 1,28 раза ниже. Таким образом, годовалые дети за сутки проживают как бы 1,5 суток, а 7-летние — 1,25 суток. В этих условиях стано­вится понятна необходимость дневного сна для восстановления сил, запас которых в детском организме также еще невелик.