Глава 7

ОСНОВЫ ТЕОРИИ АДАПТАЦИИ

И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

В ФИЗИЧЕСКОМ ВОСПИТАНИИ

Виды и стадии формирования адаптационных реакций организма человека

Рассматривая физическое воспитание как процесс целена­правленного изменения функционального состояния организма человека, необходимо учитывать основные биологические закономерности его жизне­деятельности, которые объясняют приспосабливаемость к изменяющимся условиям окружающей среды — гомеостаз и адаптацию.

Эти основные свойства в процессе индивидуального развития живого организма обеспечивают его "биологическую надежность".

Под надежностью биологической системы принято понимать такой уровень ре­гулирования процессов в организме, при котором обеспечивается их оптимальное протекание с экстренной мобилизацией и взаимозаменяемостью, гарантирующей приспособление к новым условиям, и с быстрым возвратом к исходному уровню

Согласно этой концепции, весь путь развития от зачатия до естествен­ного конца проходит при наличии запаса жизненных возможностей. Эти резервные возможности обеспечивают развитие и оптимальное течение жизненных процессов при изменяющихся условиях внешней среды. Так, чтобы человек не умер от кровотечения, в его крови в 500 раз больше тром­бина (вещество, вызывающее свертывание), чем надо для свертывания кро­ви; стенки сонной артерии способны выдержать давление 20 атмосфер, тог­да как давление крови не превышает 1/5 атмосферы. Человек может подниматься в горы, где давление падает до 1/3 нормального, и опускаться под воду на глубину 50—80 м без акваланга, где избыток давления составля­ет 7 атмосфер.

Остановимся на двух фундаментальных свойствах организма — способ­ности к гомеостазу и адаптации, которые объясняют поведение организма как саморегулирующейся системы.

Гомеостаз ("гомеос" - одинаковый, "стаз" - состояние) заключается в том, что организм, противодействуя внешним влияниям, стремится сохранить постоянст­во ряда наиболее существенных для него показателей внутренней среды в преде­лах биологически доступных границ

Примером может служить терморегуляция в организме. Клетки орга­низма теплокровных животных могут нормально функционировать в до­вольно узких температурных границах (у человека 36—38 °С). Сдвиг темпе­ратуры за пределы этих границ приводит к нарушению жизнедеятельности и гибели клеток. Однако человек живет в условиях полярного климата при температуре —70 °С и парится в финской бане при температуре 120 "С.

Это объясняется тем, что в целостном организме регулируется его теп­лообмен с окружающей средой. При пониженной температуре внешней среды теплообразование внутри организма увеличивается, а теплоотдача уменьшается. Поэтому при колебании внешней температуры (в определен­ных пределах) удается сохранить постоянство температуры тела. В нашем примере постоянство обеспечивается тем, что соответственно изменению внешних условий изменяется и деятельность органов кровообращения и по­тоотделения. Во всех случаях постоянство одних показателей внутренней среды обеспечивается изменением в деятельности других обслуживающих органов и систем.

Роль различных органов и систем в сохранении гомеостаза различна. Важнейшая роль в этом процессе принадлежит нервной системе.

Чутко реагируя на различные изменения внешней и внутренней среды, она так изменяет деятельность органов и систем, что предупреждает небла­гоприятные сдвиги, которые могли бы произойти в организме под влияни­ем внешней среды.

Другим примером может являться величина энерготрат при выполне­нии физической нагрузки в онтогенезе. Считается, что в раннем детском возрасте недостаточная функциональная зрелость скелетно-мышечной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем ограничивает адаптивные воз­можности повышения энергетического обмена при физических нагрузках. При этом отмечено, что максимальный уровень энерготрат, производимых за счет аэробных метаболических реакций зависит от длины, массы и по­верхности тела индивида, а также от его физической тренированности. Этот показатель увеличивается с возрастом пропорционально длине и мас­се тела, достигая своего максимума к 18—20 годам (Аршавский, 1991; Апа-насенко, 1992).

Важно отметить, что относительные (на 1 кг массы тела) показатели функций растущего организма (в покое), обеспечивающих транспорт кис­лорода, также остаются практически неизменными.

Явление гомеостаза имеет громадное биологическое значение. Оно рас­ширяет круг условий внешней среды, в которой может выжить живой орга­низм.

Однако постоянство одних показателей обеспечивается приспособи­тельным изменением других.

Адаптация - процесс приспособления строения и функций организмов и их орга­нов к условиям среды

Выделяют генотипическую и фенотипическую адаптацию.

Генотипическая адаптация, лежащая в основе эволюции, представляет собой процесс приспособления к условиям среды популяций путем наслед­ственных изменений и естественного отбора. Она лежит в основе эволюци­онного учения — совокупности представлений о механизмах и закономер­ностях исторических изменений в живой природе.

Фенотипическая адаптация представляет собой приспособительный процесс, развивающийся у отдельной особи в течение жизни в ответ на воз­действие факторов окружающей среды.

Изучая закономерности адаптации организма к различного рода раз­дражителям, можно выделить такие свойства, как специфичность приспосо­бительных реакций, их перекрестностъ и адекватность, которые лежат в ос­нове управления в физическом воспитании.

Специфичность адаптации заключается в стремлении организма к наи­высшей приспособленности к конкретному раздражителю. Из этого следует, что можно, при соблюдении некоторых правил, вынудить организм приспо­сабливаться к любому произвольно взятому нами воздействию. Подбирая одно или несколько воздействий и регулируя их силу, частоту и количество повторений, можно управлять жизнедеятельностью организма. При этом бу­дет использоваться стремление организма как саморегулирующей системы к наивысшей степени приспособленности к конкретной деятельности.

В основе явления упражняемости, которое получило в специальной спортивной литературе название "процесса развития функциональных воз­можностей организма" (развитие или воспитание двигательных качеств и на­выков), лежит биологически важное свойство длительной адаптации орга­низма к условиям внешней среды. А процесс физического воспитания в узком аспекте можно рассматривать как процесс управления адаптацией ор­ганизма. Практически это значит, что организм будет очень точно приспо­сабливаться именно к тому упражнению, которое многократно повторяется. Этот процесс может идти как в направлении улучшения координации дви­жений (совершенствования техники), так и в направлении накопления спе­цифических энергетических потенциалов и специфических приспособлений регуляторных механизмов, что выразится в улучшении физических качеств.

Перекрестность адаптации. Уже давно подмечено, что ряд факторов окружающей среды вызывает комплекс однотипных сдвигов в состоянии функций организма.

Ряд факторов окружающей среды (гипоксия, холод, физическая нагрузка) вызыва­ет комплекс однотипных сдвигов в состоянии функций организма. Таким образом, адаптируясь, например, к условиям физической нагрузки, можно приобрести повы­шенную резистентность к воздействию холода и т.д. Это явление получило на­звание неспецифической резистентности, или перекрестной адаптации

Основные факторы среды, к которым адаптируется организм (напри­мер, холод, гипоксия, физическая нагрузка), различными путями в резуль­тате приводят к одному и тому же сдвигу — дефициту АТФ, креатинфосфа-та, увеличению потенциала фосфорилирования и активации гликолиза. Эти

изменения ведут к активации генетического аппарата клеток, в результате которого увеличивается синтез нуклеиновых кислот и белков, в том числе и митохондрий. Активация образования митохондрий увеличивает их мощ­ность и, таким образом, ресинтез АТФ на единицу массы клетки. Активи­зации других клеточных структур увеличивает общую массу клеток, умень­шая тем самым функциональную нагрузку, которая приходится на единицу массы клеточных образований. Вследствие этого снижается использование АТФ на единицу массы клетки (Меерсон, 1991).

Таким образом, активизация генетического аппарата клетки, вызванная дефицитом энергии, устраняет этот дефицит и данный механизм саморегу­ляции становится основой перекрестной адаптации, выражающейся в уве­личении мощности энергетического субстрата организма и способности противостоять нескольким различным, по существу важнейшим, факторам окружающей среды (рис. 7.1).

Использование резервов, сформированных организмом в процессе адаптации к определенному фактору для получения устойчивости к друго­му, лежит в основе таких явлений, как увеличение физиологических резер­вов организма и повышение реактивности системы иммунитета, а также ус­тойчивости к перепадам температуры окружающей среды в результате систематических занятий физическими упражнениями.

Адекватность адаптации. Адекватные внешнему воздействию измене­ния происходят только в тех случаях, когда сила этих возмущающих воздей­ствий не превышает границ физиологических возможностей регулирующих и обслуживающих систем организма.

На непривычные по характеру или чрезмерные по силе воздействия организм не всегда в состоянии ответить приспособительными изменени­ями, которые обеспечили бы постоянство внутренней среды. Например, купание в очень холодной воде, пребывание в помещении с очень высокой температурой, большие физические и эмоциональные нагрузки могут при­вести к кратковременному или длительному разладу в жизнедеятельности организма.

Одной из причин такого разлада может быть то, что внешние возмуща­ющие воздействия по своей силе превысили границы физиологических воз­можностей регулирующих или обслуживающих систем и они не смогли поддержать в оптимальных границах важнейшие показатели внутренней среды. Примером этого может служить тепловой удар, происходящий в ре­зультате перегрева организма; заболевания в результате переохлаждения ор­ганизма; патологические изменения, происходящие в деятельности сердца в результате физических нагрузок, превышающих физиологические возмож­ности одной или нескольких систем организма (неадекватность физических нагрузок). Если воздействие не перевышает возможности организма (пре­дельно допустимые нагрузки), то по прекращению кратковременного воз­мущающего воздействия обеспечивающие системы возвращаются к уровню обычной жизнедеятельности. Трансформация адаптации в болезнь происхо­дит в следующих случаях (Баевский, 1979): 1) в результате чрезмерной ин­тенсивности воздействия синтез нуклеиновых кислот и белков в клетках ак­тивируется медленно, дефицит энергии не устраняется, возникает срыв адаптации; 2) при структурно-энергетическом обеспечении одних систем за счет других приспособительные реакции целостного организма становятся менее эффективными; 3) после активации синтеза нуклеиновых кислот и белков в аварийной стадии адаптации следующая за ней стадия относитель­но устойчивой адаптации, вследствие неадекватности реакции организма, может перейти в стадию локального изнашивания структур.

Во всех этих случаях "ценой" адаптации является болезнь, которая мо­жет рассматриватся как срыв адаптации.

Однако, если незнакомые для организма, но не превышающие его фи­зиологических возможностей в данный момент воздействия повторяются длительное время и достаточно часто, регуляторные механизмы и обеспечи­вающие системы совершенствуются в направлении организации более быс­трых и лучших приспособительных реакций. Организм приобретает способ­ность отвечать адекватными реакциями на более сильные и длительные внешние воздействия. Из этого следует, что можно выделить два вида при­способительных изменений: срочные и накопительные (кумулятивные, дли­тельные).

Срочной адаптацией называются непрерывно протекающие приспосо­бительные изменения, возникающие в ответ на непрерывно меняющиеся изменения внешней среды.

Например, изменение величины зрачка при изменении силы освеще­ния, изменение частоты пульса при изменении интенсивности деятельнос­ти (табл. 7.1).

ТАБЛИЦА 7.1

Реакция ЧСС подростков 15 лет на велоэргометрическую нагрузку (W) различной мощности (Круцевич, 2000)

Испыту­емый	ЧСС в покое, уд-мин"1	W,, Вт	чсс„ уд-мин"1	W2, Вт	ЧСС2, уд-мин"1	W3, Вт	ЧССз, уд-мин"1
Г-чук И.	76	75	148	90	164	99	184
Л-ский В.	68	60	128	84	148	109	168
П-ов А.	72	57	136	74	164	81	172
С-вич Е.	76	61	152	67	176	-	-
С-укН.	70	57	120	85	156	94	174

Реакция ЧСС на велоэргометрическую нагрузку (первая ступень мощ­ности (Wi) установливается из расчета 1 Вт на 1 кг массы тела подростка) является результатом срочной приспособительной адаптации организма и свидетельствует об индивидуальных особенностях функционального состо­яния исследуемых.

Основными закономерностями срочной адаптации являются:

1. Непрерывное протекание приспособительных изменений на основе саморегуля­ции организма.

2. Относительно нестойкий характер приспособительных изменений.

3. Специфическое психическое, биологическое, физиологическое и функциональ­ное соответствие приспособительных изменений характеру и силе внешних воздействий.

4. Наличие переходных (переход от одного уровня функционирования к новому) и стационарных (относительно устойчивый уровень функционирования в новых стандарт­ных условиях) режимов. Например, изменение ЧСС при переходе от состояния покоя к велоэргометрической нагрузке (переходный режим), ЧСС при заданной нагрузке (стан­дартный режим), переход ЧСС от нагрузки к уровню покоя (переходной режим).

5. Адекватными реакциями организм может отвечать только на те воздействия, ко­торые по своему характеру и силе не превышают функциональных возможностей одной или нескольких систем организма. В противном случае могут наступить патологические изменения (болезнь).

Из этого вытекают педагогические выводы:

1. Путем подбора определенных воздействий (упражнений, уроков), воз­можно за счет саморегуляции, вызвать в организме соответствующие педа­гогическим задачам изменения. При подборе средств необходимо учитывать все параметры воздействия, на которые реагирует организм. В противном случае реакция может быть неожиданной — вероятностной. 2. Предлагаемые воздействия по своему характеру и силе не должны превышать функцио­нальных возможностей организма.

Так, в нашем примере (см. табл. 7.1) испытуемому С-вичу Е. не пред­лагалась третья нагрузка на велоэргометре, поскольку реакция ЧСС на вторую нагрузку (176 уд-мин'1) была выше установленной нормы — 165 и свидетельствовала о более высоком напряжении регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы.

При повторении с определенной частотой оптимальных по силе раз­дражителей возникает накопительный эффект: рабочие, обслуживающие и регуляторные системы организма будут совершенствоваться в направлении накопления энергетических потенциалов. Такие приспособительные изме­нения называются накопительными (кумулятивными, длительными).

Накопительная (долговременная) адаптация характеризуется повыше­нием функциональных резервов в результате серьезных структурных пере­строек органов и тканей, значительной экономизацией функций, повыше­нием подвижности и устойчивости деятельности функциональных систем, налаживанием рациональных и гибких взаимосвязей двигательной и вегета­тивной функций.

В отличие от спорта в физическом воспитании возникновение адапта­ционных перестроек, не связанных с существенной гипертрофией органов, является наиболее рациональным, т.к. они более устойчивы к процессам де-адаптации, требуют меньших усилий для поддержания достигнутого уровня, и, что весьма важно, не связаны со столь глубокой эксплуатацией генети­чески обусловленых и ограниченных адаптационных возможностей по срав­нению с адаптацией, осуществленной в основном за счет структурных из­менений органов, в часности увеличения их массы.

Формирование долговременной адаптации имеет свои закономерности и может быть представлено четырьмя стадиями (Платонов, 1997):

• первая стадия связана с систематической мобилизацией функцио­нальных ресурсов организма в процессе выполнения тренировочных про­грамм определенной направленности для стимуляции механизмов долговре­менной адаптации на основе суммирования эффектов многократно повторяющейся срочной адаптации;

• вторая стадия — на фоне планомерно возрастающих и систематичес­ки повторяющихся нагрузок происходит интенсивное протекание структур­ных и функциональных преобразований в органах и тканях соответствую­щей функциональной системы. В конце этой стадии наблюдается необходимая гипертрофия органов, слаженность деятельности различных звеньев и механизмов, обеспечивающих эффективную деятельность функ­циональной системы в новых условиях;

• третью стадию отличает устойчивая долговременная адаптация, выра­жающаяся в наличии необходимого резерва для обеспечения нового уровня функционирования системы, стабильности функциональных структур, тес­ной взаимосвязи регуляторных и исполнительных органов^

• четвертая стадия наступает при нерационально построенной, обычно излишне напряженной тренировке, неполноценном питании и восстановле­нии и характеризуется изнашиванием отдельных компонентов функцио­нальной системы.

В процессе физического воспитания основной задачей является дости­жение третьей стадии адаптации, которая характеризуется завершением формирований системного структурного "следа".

Особенностями этого структурного базиса адаптации является не толь­ко приспособление организма к тренировочным нагрузкам, но и повыше-

ние его резистентности к повреждающим воздействиям, что является осно­вой для использования тренированности как средства профилактики, лече­ния и реабилитации.

Выделяют несколько характерных признаков структурного "следа", ко­торые обеспечивают многосторонний оздоровительный эффект системати­ческих занятий физическими упражнениями и обусловливают возможность овладения широким кругом двигательных навыков.

Первый признак характеризуется изменением аппарата нейрогумораль-ной регуляции на всех уровнях, которые выражаются в формировании ус­тойчивого условнорефлекторного динамического стереотипа и увеличении фонда двигательных навыков. За счет эстраполяции эти изменения повы­шают возможность быстрой перестройки двигательной реакции в ответ на изменения требований окружающей среды.

Благодаря условнорефлекторным связям и другим механизмам обра­зуется уравновешенная система целостного центрального регулирования, характеризующаяся экономизацией, облегчением процесса управления адаптационными реакциями и обеспечивающая адекватное выполнение мышечной работы.

Второй признак системного структурного "следа" адаптации состоит в увеличении мощности и одновременно экономичности функционирования двигательного аппарата. Структурные изменения в аппарате управления мышечной работой на уровне ЦНС создают возможности мобилизовать большее число моторных единиц при нагрузке и приводят к совершенство­ванию межмышечной координации.

Третий признак системного структурного "следа" адаптации заключает­ся в увеличении мощности и одновременной экономичности функциониро­вания аппарата внешнего дыхания и кровообращения.

Вместе с увеличением максимальной вентиляции легких при физичес­кой работе и ростом массы митохондрий в скелетных мышцах достигается значительное увеличение аэробной мощности организма. Данное достиже­ние адаптации сочетается с экономизацией функционирования аппарата внешнего дыхания в покое и при нагрузках.

На уровне системы кровообращения "след" проявляется в развитии структурных изменений в сердце, что приводит к большей максимальной скорости сокращения и расслабления в условиях максимальных нагрузок, обеспечивая больший конечный диастолический, ударный и, в конечном счете, больший максимальный минутный объем крови.

Повышение максимального уровня функционирования сердца сочета­ется при тренированности с экономизацией его функций в покое и при не­предельных нагрузках, что характеризуется более низкими значениями об­щей работы сердца, интенсивности функционирований его структур и соответственно меньшими энергетическими затратами (Меерсон, 1991). При педагогическом контроле в процессе физического воспитания это про­является брадикардией и гипотонией покоя и меньшим приростом ЧСС при стандартной нагрузке. Такое сочетание показателей приводит к сниже­нию в тренированном организме "двойного произведения" или индекса на-

пряжения миокарда в покое и меньшее его увеличение при стандартной на­грузке.

Эти и другие важные структурные изменения, формирующиеся в про­цессе длительной адаптации к физическим нагрузкам в функциональных системах образуют "след" достаточно сложной архитектуры. Этот "след" является основой повышения резистентности организма к ряду поврежда­ющих воздействий и использования адаптации как средства профилакти­ки, лечения и реабилитации при различных заболеваниях. Эти положи­тельные адаптационные изменения в тренированном организме взрослого человека развиваются, как правило, при аэробных нагрузках. При направ­ленной тренировке к силовым нагрузкам, в культуризме и других видах адаптация в большинстве случаев не приводит к повышению резистентно­сти организма к повреждающим воздействиям (Меерсон, Пшенникова, 1988). Однако в детском организме в период интенсивного роста и разви­тия скелетной мускулатуры (11—16 лет) отмечена положительная взаимо­связь не только с тренировкой выносливости, но и с силой, и скоростно-силовыми качествами, и повышением сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам окружающей среды (Круцевич, 2000). Профи­лактический эффект адаптации к физическим нагрузкам весьма широк: от повышения резистентности к боли до повышения способности к выработ­ке поведенческих условнорефлекторных связей. Эта способность организ­ма человека к перекресной адаптации используется в профилактико-оздо-ровительных занятиях, направленных на снижение риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, предупреждения стрессорных поврежде­ний, сахарного диабета, анемии и др.

Основные оссобенности протекания накопительной адаптации: А) В процессе накопительной адаптации происходит саморазвитие, самосовер­шенствование организма, выражающееся повышением его функциональных воз­можностей.

Б) Процесс накопительной адаптации возникает при условии оптимальной силы отдельных воздействий, оптимальной частоты и достаточного количества их повторений

Например, при развитии выносливости подросткам 12 лет были предло­жены три программы, повторяющиеся через 2—3 дня на протяжении 10 за­нятий (рис. 7.2). Первая программа включала 3 серии бега на месте 90 с в темпе 60—70 % от максимального с интервалом отдыха 2 мин, вторая — 5 се­рий бега 90 с, третья — одну серию бега. Динамика прироста частоты бего­вых шагов от занятия к занятию является результатом накопительной адап­тации. В данном случае оптимальной силой воздействия будет являться программа, включающая 5 серий выполнения беговых упражнений. В I про­грамме результаты кумулятивной адаптации начинают проявляться только с 6-го занятия, однако у некоторых индивидов начинается интенсивный при­рост частоты шагов в десятом занятии. Односерийные нагрузки не приводят к накопительной адаптации, т.к. находятся ниже тренирующего минимума.

Из этих особенностей адаптационных процессов могут быть сформули­рованы следующие педагогические выводы:

• отдельные воздействия (программа) должны достигать необходимой силы и повторяться через оптимальные интервалы отдыха (режим двига­тельной активности);

• организм стремится к точному соответствию (психических, биохими­ческих, физиологических) приспособительных реакций, соответствующих характеру и силе раздражителя;

• в зависимости от задач занятия (спортивной или оздоровительной на­правленности) выбирают адекватные по силе воздействия.

Это основное свойство используется в тренировке, т.к. оно позволяет пу­тем подбора соответствующих внешних воздействий вызывать внутренние приспособительные изменения, соответствующие педагогическим задачам, т.е. управлять функциональным развитием организма в нужном направлении.

В процессе накопительной адаптации наблюдаются переходные и стаци­онарные режимы деятельности организма. Переходный — когда собственно происходит процесс приспособления отдельных систем и всего организма к повторяющимся воздействиям. В нашем примере (рис. 7.2) с 1-го по 5-е занятия по II программе. Стационарные (с 6-го по 10-е занятия) — когда до­стигнут определенный, доступный для данных условий, характера и силы по­вторяющихся воздействий устойчивый уровень приспособительных реакций.

Педагогическим использованием этой объективной закономерности яв­ляется следующее: а) для увеличения функциональных сдвигов в организме необходимо менять силу воздействия (объем, интенсивность); б) в годичном цикле спортивной тренировки это обусловливает выделение подготовительно­го, соревновательного и переходного периодов, в кондиционной тренировке -втягивающего, базового (тренировочного) и поддерживающего периодов.

В соответствии с периодами адаптации и характером процесса (спор­тивная тренировка, кондиционная тренировка) подбирают средства, мето­ды и режимы двигательной активности.

Говоря об общих закономерностях, лежащих в основе адаптации, необ­ходимо детализировать механизмы индивидуальной феногенотипической адаптации, лежащей в основе разделения людей на конституциональные ти­пы. Так, показатели физической работоспособности в тесте PWC17o сущест­венно зависят от соматического типа телосложения — микро-, мезо- и ма-кросоматики (табл. 7.2).

ТАБЛИЦА 7.2

Зависимость показателя PWC170 у мальчиков и девочек от 6 до 16 лет от соматического типа телосложения (X±Sx), кгм

Возраст, лет	Пол	Микросоматики		Мезосоматвки		Макросоматики
		X	±Sx	X	±Sx	X	±Sx
6	М д	128,6 121,33	14,4 13,9	168,55 146,43	28,1 15,8	203,86 180,56	22,3 22,3
7	м д	147,46 147,79	20,6 18,0	179,69 184,56	21,1 31,1	220,73 221,82	25,8 38,3
8	М Д	246,75 265,00	168,0 144,0	305,38 252,43	124,9 85,3	466,99 308,05	229,3 11,4
9	М Д	275,64 360,13	128,8 157,5	496,65 467,92	159,6 163,5	661,74 536,57	145,2 120,3
10	м д	477,01 411,65	137,22 132,7	557,34 485,92	115,1 133,6	796,35 504,26	335,6 59,1
11	м д	565,99 511,76	66,0 80,3	531,21 537,90	124,5 133,6	617,24 617,67	86,7 128,7
12	м д	600,87 624,69	132,1 115,4	585,72 512,24	222,6 125,5	689,39 673,38	318,4 254,7
13	м д	541,95 580,72	67,7 101,7	729,38 622,56	137,7 91,2	945,51 646,10	167,5 77,3
14	м д	632,25 662,37	69,1 65,8	832,55 730,76	162,8 128,8	1188,82	249,3
15	М Д	691,45	110,0	1005,61 769,89	240,2 259,5	1149,54	346,7
16	М д	662,16	153,8	1304,62 930,08	320,8 231,5	1252,74	168,1

Развитие адаптационных защитнокомпенсаторных реакций организма на действие повреждающих факторов внешней среды зависит от типа нерв­ной системы. Выявляется соответствие между функциональными свойства­ми клеток коры головного мозга, их порогом и пределом возбудимости и характерными особенностями реактивности организма на действие различ­ных повреждающих факторов. При прочих равных условиях более быстрое включение и более интенсивное развитие защитно-компенсаторных реак­ций отмечается у лиц с сильным типом нервной системы.

Изучая особенности накопительной адаптации у представителей раз­личных типов нервной системы - возбудимого, уравновешенного и тор­мозного (Круцевич, 2000) к нагрузкам на выносливость, было определе­но, что существуют значительные различия между ними (рис. 7.3). Наилучшим образом при выполнении программ на выносливость прояв­ляют себя представители "уравновешенного" типа нервной системы (сильный, подвижный, уравновешенный), в наименьшей степени — воз­будимого и тормозного типов, что проявляется в приросте количествен­ных показателей, а также в изменении регуляторных механизмов сердеч­ного ритма (табл. 7.3).

Повышение экономичности нейрогуморальной системы проявляется в десятом занятии у представителей всех типов ВИД за счет достоверного снижения активности симпатического отдела вегетативной нервной систе­мы. Так, параметры МО, ДХ имеют тенденцию к увеличению, а АМО и ИН - к уменьшению.

В процессе накопительной адаптации организм способен одновремен­но адаптироваться к нескольким параллельным программам воздействия. Каждой внешней программе воздействия соответствует внутренняя про­грамма приспособления. Они могут протекать независимо, подкреплять или подавлять одна другую. Организм за счет саморегуляции приспосабливает­ся к наиболее сильной, опасной для жизни программе и может подавлять менее значимую на конкретный момент. Например, прекращение пери­стальтики желудка при тяжелой физической работе. Следовательно, в про­цессе физического воспитания и спортивной тренировки необходимо не только методически правильно осуществлять каждую локальную программу (развитие силы, быстроты, выносливости и т.д.), но и соблюдать правиль­ное соотношение между величиной воздействия каждой из параллельно идущих программ (соотношение средств общей и специальной направлен­ности по периодам тренировки, соотношение средств различной направ­ленности в программах физкультурно-оздоровительных занятий).

Продолжительная однонаправленная тренировка, систематически предъ­являющая высокие требования к определенной функциональной системе, ча­сто связана со снижением морфофункциональных возможностей других сис­тем и приводит к переадаптации.

Преимущественное кровоснабжение мышц за счет других органов мо­жет привести к серьезным отрицательным последствиям. В тренировке со­временных спортсменов, специализирующихся в видах спорта, связанных с проявлением выносливости, ежедневный объем работы аэробной направ-

Динамика статистических характеристик 100 сердечных циклов у подростков 12 лет

		I занятие
	Статнсти-	R-R до нагрузки				R-R после
	велнчнны	МО,	АМО,		ин,	МО,	АМО,
		с	%	АХ, С	усл.	с	%
					ед.
Уравновешенный	Мх	0,89	24	0,4	48	0,59	45
	Sx	0,15	4,4	0,13	20,4	0,09	9,4
Возбудимый	MX	0,74	29	0,22	93	0,6	49
	Sx	0,08	5Д	0,05	21,8	ОД	15,8
Тормозной	MX	0,82	45	0,14	226	0,64	57
	Sx	0,15	3,8	0,01	43,1	0,10	1,7

Примечание: R-R — интервал между зубцами R-R; МО - мода; АМО - процент моды;

ленности достигает 4—6 ч и составляет около 20 % времени суток, что длит­ся на протяжении многих недель. Такая тренировка, приводя к резкому приросту возможностей аэробной системы энергообеспечения, одновремен­но нередко приводит к уменьшению массы и количества клеток в печени, почках, надпочечниках, функциональным нарушениям высшей нервной де­ятельности, нарушается функция пищеварения в форме спазмов пищевода, желудка, кишок, язвенных поражений.

ТАБЛИЦА 7.3 с различными типами ВНД в результате выполнения программы на выносливость

			X занятие
нагрузки			R-R до нагрузки				R-R после нагрузки
	ДХ, с	ин, усл. ед.	МО, с	АМО, %	ДХ, с	ИН, усл. «Д.	МО, с	АМО, %	ДХ, с	ИН, усл. ед.
	0,15 0,07	379 74	0,88 0,08	21 3,7	0,47 0,12	38 11,4	0,72 0,18	43 13,4	0,23 0,12	114 44,3
	0,14 0,04	373 139,1	0,83 0,07	21 6,8	0,40 0,12	50 12,7	0,72 0,1	40 8,6	0,19 0,08	225 84,1
	0,17 0,08	270 38,1	0,8 0,07	30 8,5	0,29 0,04	77 26,1	0,7 0,04	38 5,5	0,21 0,08	129 16,2

ДХ — вариационный размах; ИН - индекс напряжения.

Прекращение тренировки или использование низких нагрузок, не спо­собных обеспечивать поддержание достигнутого уровня приспособительных изменений, приводит к деадаптации — процессу, обратному адаптации.

Явление деадаптации связано со способностью организма устранять неисполь­зуемые структуры, благодаря чему возможно использование высвободившихся структурных ресурсов в других системах организма

Процесс деадаптации протекает разновременно по отношению к пе­рестройкам различных функциональных систем. После полного прекра­щения физических нагрузок аэробные возможности организма и связан­ная с ним выносливость угасают относительно быстро. Так, результаты исследования показывают, что уровень адаптации, приобретенный в про­цессе пятилетней тренировки на выносливость, может быть утрачен в те­чение 6—8 нед детренировочного цикла (Уилмор, Костилл, 2001).

Гипертрофия мышечной ткани, являющаяся следствием силовой тре­нировки, исчезает в 2—3 раза медленнее, чем возникает (De Vries, Housh, 1994).

Отмечается также, что чем быстрее формируется адаптация, тем слож­нее удерживается достигнутый уровень и тем быстрее она утрачивается по­сле прекращения тренировки. Используя эту зависимость, можно рекомен­довать в оздоровительной физической культуре придерживаться умеренных физических нагрузок и не стремиться к интенсификации развития физиче­ских качеств, что будет способствовать более длительному удерживанию структурных основ адаптации.

Закономерности формирования накопительной адаптации в процессе физического воспитания

Педагогические основы физического воспитания базируются на закономерностях адаптационных процессов, разворачивающихся в си­стемах организма, в результате чего организм человека как целостная си­стема приобретает новые свойства, которые заключаются в образовании двигательных умений и навыков, проявлении функциональных возможно­стей, связанных с качественным уровнем выполнения двигательных дей­ствий (быстрее, сильнее, длительнее, экономичнее и т.д.), повышении мо­бильности приспособительных реакций к изменяющимся условиям окружающей среды, что повышает сопротивляемость организма к небла­гоприятным факторам. Адаптационные процессы развиваются во всех си­стемах организма, физиологические закономерности их формирования в зависимости от специфики тренировочных воздействий описаны в учеб­нике В.Н. Платонова (1997). В данной главе мы остановимся на некото­рых из них.

Изменения в мышечных волокнах под влиянием нагрузок различной на­правленности. При изучении адаптации мышечной системы человека в про­цессе занятий физическими упражнениями следует учитывать особенности распределения мышечных волокон различного типа в одной мышце и в раз­личных мышцах. В структуре мышечной ткани различают два типа мышеч­ных волокон - мвдленносокращающиеся (МС) и быстросокращающиеся (БС). Выделенные типы мышечных волокон представляют собой относительно самостоятельные функциональные единицы, отличающиеся морфологичес­кими, биохимическими и сократительными свойствами.

МС волокна обладают медленной скоростью сокращения, большим ко­личеством митохондрий ("энергоцентр" клетки), высокой активностью ок-сидативных энзимов (протеины содействуют быстрой активизации источ­ников энергии), прекрасной васкуляризацией (много капилляров), высоким потенциалом накопления гликогена.

БС волокна имеют менее развитую сеть капилляров, меньшее число митохондрий, высокую гликолитическую способность, высокую активность неоксидативных энзимов и более высокую скорость сокращения.

В одной и той же мышце содержатся БС и МС волокна. БС волокна содержат активный фермент АТФазу, который мощно расщепляет АТФ с образованием больших количеств энергии, что обеспечивает быстрое со­кращение волокон. В МС волокнах активность АТФазы низкая, в связи с чем энергообразование в них происходит медленно. Ферментативное рас­щепление АТФ считается одним из важных факторов, определяющих при­сущую мышце скорость сокращения. Ферменты, которые расщепляют са­хар и жиры, активны в МС волокнах, что позволяет объяснить весьма существенные различия между различными типами волокон (Уилмор, Костил, 1997).

Быстросокращающиеся волокна подразделяют, в свою очередь, на БСа и БСб, БСВ. Различия между ними до конца не изучены. Однако считается,

что волокна типа "а" часто используются при мышечной деятельности че­ловека и лишь МС волокна используются чаще. Реже всего используются волокна типа "в".

В среднем мышцы состоят на 50 % из МС и на 25 % из БСа волокон. Остальные 25 % составляют главным образом БСб волокна, а БСВ — всего 1-3 %.

Состав в мышцах волокон и двигательных единиц детерминирован ге­нетически. Наследуемые гены уже в раннем детском возрасте определяют количество и строение мотонейронов, которые формируют двигательные единицы и иннервируют мышечные волокна. После установления иннерва­ции дифференцируются типы мышечных волокон. По мере старения соот­ношение мышечных волокон изменяется: уменьшается количество БС во­локон, что приводит к увеличению процента МС волокон.

Оба типа мышечных волокон имеют характеристики, которые могут быть изменены в процессе тренировки. Размеры и объем БС волокон уве­личиваются под влиянием тренировки "взрывного"типа. Одновременно по­вышается их гликолитическая способность. При тренировке на выносли­вость оксидативный потенциал МС волокон может возрастать в 2—4 раза.

Содержание МС и БС волокон во всех мышцах тела не одинаково. Как правило, в мышцах рук и ног человека сходный состав волокон. У людей с преобладанием МС волокон в мышцах ног большее количество этих же во­локон и в мышцах рук (Уилмор, Костилл, 2001). Это же относится и к БС волокнам. Вместе с тем существует ряд исключений, так, камбаловидная мышца, находящаяся глубже икроножной, у всех людей почти полностью состоит из МС волокон.

В процессе физического воспитания используют физические нагрузки, направленные на развитие различных физических качеств - силы, быстро­ты, выносливости, ловкости, гибкости, что вызывает множество адаптации в нервно-мышечной системе. Степень адаптации зависит от тренировочной программы.

Усиление активности работы мышц в момент выполнения упражне­ния связано с рекрутированием (вовлечением мышечных волокон в работу) необходимого объема двигательных единиц и усилением стимуля­ции уже работающих мышечных волокон. Величина силы находится в прямой зависимости от количества активизируемых мышечных волокон. При появлении небольших усилий стимулируется лишь несколько воло­кон. Действие скелетной мышцы включает избирательное вовлечение МС или БС мышечных волокон в зависимости от потребностей предстоящей деятельности.

Фактором, определяющим количество и тип нужных для использова­ния волокон, является необходимая величина сопротивления. Мозг регули­рует деятельность в зависимости от того, какую силу должна развить мыш­ца, а не от скорости ее сокращения.

Объясняется это тем, что МС волокна способны перемещать биозвенья с большой скоростью (более 1000° в 1 с), но только при условии незначи­тельных силовых проявлений.

Первыми в работу вовлекаются двигательные единицы медленного со­кращения — самые мелкие из типов двигательных единиц. Если они не спо­собны развить необходимую силу, мозг рекрутирует двигательные единицы быстрого сокращения (рис. 7.4). Например, во время медленного плавания большая часть продвигающей силы создается МС волокнами. С ростом ско­рости и необходимого уровня приложения усилий в работу вовлекаются БСа волокна. Когда необходимо проявление максимальной силы в работе, уча­ствуют, помимо первых двух типов, БСб волокна. Педалирование на вело-эргометре с высокой скоростью, но без отягощения, осуществляется преиму­щественно за счет МС волокон; педалирование при большом отягощении вовлекает в работу все три типа волокон как при низкой, так и при высокой скорости.

Способность человека дифференцировать интенсивность мышечного сокраще­ния путем включения минимально необходимого количества двигательных еди­ниц находится в числе важнейших реакций адаптации мышц и в значительной ме­ре обусловливает эффективность внутримышечной координации

Эффект долговременной адаптации к физическим нагрузкам силово­го характера проявляется в резком увеличении количества двигательных единиц, вовлекаемых в работу. Так, у нетренированного человека число двигательных единиц, которые могут быть мобилизованы при максималь­ных силовых напряжениях, обычно не превышает 25—30 %, а у хорошо тренированных к силовым нагрузкам лиц процент вовлеченных в работу моторных единиц может превысить 80—90 %. В основе этого явления ле-

а б

Рис. 7.4. Вовлечение в работу мышечных волокон различного типа в зависимости

от интенсивности работы и квалификации спортсменов: лицами, не занимающимися

спортом (а), и квалифицированными спортсменами (б): 1 - МС; 2 - БСа; 3 - BCg;

4 - волокна, не вовлеченные в работу (по обобщенным литературным данным)

152

жит адаптация центральной нервной системы, приводящая способность моторных центров мобилизовывать большее число мотонейронов и к со­вершенствованию межмышечной координации.

Другим направлением адаптации мышц является улучшение межмы­шечной координации, связанное с совершенствованием деятельности мышц-агонистов, обеспечивающих выполнение движения, мышц-синерги-стов, способствующих выполнению движения, и мышц-антагонистов, пре­пятствующих выполнению движения. Рациональная координация деятель­ности этих групп мышц не только обеспечивает высокую силу и скорость сокращения, но и обусловливает экономичность работы.

В результате специальной тренировки сила увеличивается в 1,5-2,5 ра­за больше, чем мышечная масса.

Существуют два относительно самостоятельных механизма повышения силы: первый связан с морфофункциональными изменениями в мышечной ткани — гипертрофией и, возможно, гиперплазией мышечных волокон; вто­рой предусматривает совершенствование способностей нервной системы синхронизировать возможно большее количество двигательных единиц, что приводит к увеличению силы без увеличения объема мышц. Начальное уве­личение произвольной силы связано в основном с нервной адаптацией. Оно включает улучшенную координацию, улучшенное усвоение и повышенную активацию первичных двигателей. Последующее долгосрочное увеличение силы почти исключительно — результат гипертрофии.

Гипертрофия (увеличение размера мышц) может быть результатом крат­ковременной и долговременной адаптации. Кратковременная адаптация представляет собой "накачивание" мышцы во время единичной физической нагрузки, что происходит, главным образом, вследствие накопления жидко­сти (отека), поступающей из плазмы крови в интерстициальном (промежу­точном) и внутриклеточном пространстве мышцы. Кратковременная гипер­трофия проходит в течение нескольких часов после физической нагрузки -жидкость возвращается в кровь.

Долговременная гипертрофия происходит в течение длительных силовых тренировок и представляет собой увеличение мышечного размера. В ее основе действительно структурные изменения в мышце вследствие увеличения разме­ров мышечных волокон (гипертрофия) либо вследствие увеличения числа мы­шечных волокон (гиперплазия). Для обьяснения этих явлений существуют раз­личные теории, имеющие множество противоречий (Уилмор, Костилл, 2001).

Избирательная гипертрофия мышечних волокон различных типов при­водит к приросту соответствующих видов силы; гипертрофия МС волокон приводит к приросту статической силы, БС волокон — взрывной или ско­ростной силы.

Гипертрофия различных типов мышечных волокон определяется мето­дикой тренировки. БС волокна гипертрофируются прежде всего под влия­нием упражнений, требующих проявления скоростной силы.

При статической работе их гипертрофия происходит лишь в случае пре­дельных по интенсивности и продолжительности напряжениях. Напротив, применение больших отягощений при небольшом количестве повторений и

высокой скорости движений приводит к избирательной гипертрофии БС волокон, а объем МС волокон остается без существенных изменений (Каунсилмен, 1982).

Гипертрофии БС волокон способствуют различные упражнения с до­полнительными отягощениями или выполняемые с использованием специ­альных тренажеров, целостные действия в борьбе, удары в футболе, броски в гандболе и водном поло, в метании молота, толкании ядра, спринтерском беге, старте в плавании.

Сила, приобретенная с помощью упражнений при высоких скоростях движений (более 1000°), имеет перенос на более низкие скорости (Каунсил­мен, 1982), тогда как сила, развитая с использованием упражнений при низ­ких скоростях движения, переноса на двигательные действия, выполняемые с высокой скоростью, не имеет (Платонов, Булатова 1995). Одновременно при тренировке с высокими скоростями движений отмечается большее сни­жение жировой ткани по сравнению с тренировкой на низких скоростях.

Влияние различных факторов физического развития на индивидуаль­ный потенциал увеличения силовых качеств мышц в результате силовой подготовки лиц мужского пола показано в теоретической обобщающей мо­дели (рис. 7.5). На уровень развития силовых качеств влияют мышечная

Механизмы, обеспечивающие изменения силовых качеств в детском возрасте, такие же, как и у взрослых, с одним исключением: прирост силы у подростков пу­бертатного возраста происходит в основном без каких-либо изменений размера мышц (D.Sale, 1992). Основными факторами, обеспечивающими прирост силы в препубертатный период, могут являться: 1) улучшение координации двигатель­ных навыков; 2) повышенная активация двигательных единиц; 3) другие невыяс­ненные адаптационные реакции нервной системы. У подростков прирост силы осуществляется, главным образом, в результате адаптационных реакций нерв­ной системы и увеличения размера мышц и величины проявляемого ими усилия

масса тела, концентрация тестостерона, степень развития нервной системы и дифференциация быстро- и медленносокращающихся волокон. Как было уже указано, начальный прирост силы в период полового созревания в зна­чительной мере обусловлен изменениями нервно-мышечных структур.

Адаптация кислородтранспортной системы. Уровень аэробной произво­дительности тесно связан с адаптацией кислородтранспортной системы к нагрузкам. Долговременные адаптационные перестройки кислородтранс­портной системы носят как морфологический, так и функциональный ха­рактер и являются результатом систематического применения продолжи­тельных физических нагрузок, требующих мобилизации различных звеньев функциональной системы, определяющей уровень аэробной производи­тельности.

Наиболее ярко адаптационные возможности кислородтранспортной си­стемы проявляются уже при рассмотрении такого обобщающего показате­ля, как ЧСС. У спортсменов высокой квалификации ЧСС при предельной нагрузке может возрастать в 5—6 раз, в то время как у людей, не занимаю­щихся спортом, — всего в 2,5—3 раза. При особо напряженных кратковре­менных нагрузках отмечаются случаи, когда ЧСС может достигать 250 в 1 мин и более. Здесь, однако, важно отметить, что величины максимально­го систолического объема крови наблюдаются лишь в определенном диапа­зоне ЧСС. Нижней границей этой зоны у нетренированного человека обыч­но является ЧСС 100—110 в 1 мин, верхней -- 170—180. У спортсменов высокой квалификации нижняя граница может составлять 110-130 в 1 мин, верхняя — 190-220. При превышении этих величин отмечается уменьшение систолического объема крови. При ЧСС 200-220 в 1 мин диастола состав­ляет всего 0,10—0,15 с, однако этого времени еще вполне достаточно для полного наполнения обоих желудочков сердца квалифицированных спорт­сменов, поскольку адаптированная мышца сердца способна к более интен­сивному сокращению. Это определяет и большую способность миокарда к расслаблению, что способствует быстрому диастолическому расширению обоих желудочков после окончания систолы и таким образом создает луч­шие условия для притока крови из предсердий в желудочки.

Специальная тренировка не только повышает максимальные величины ЧСС, но и приводит к выраженной брадикардии в состоянии покоя. ЧСС 40 — 50 в 1 мин в состоянии покоя является обычной для квалифицирован­ных спортсменов, специализирующихся в видах спорта, требующих прояв-

ления выносливости. У отдельных выдающихся бегунов на длинные дистан­ции, велосипедистов-шоссейников, лыжников часто регистрируются пока­затели ЧСС 30—40 в 1 мин. Тренировка приводит к существенному умень­шению ЧСС при выполнении стандартных нагрузок. Например, 6-месячная тренировка аэробной направленности способна привести к уменьшению ЧСС на 20—40 в 1 мин при выполнении стандартных нагрузок различной интенсивности.

Особая роль в адаптации сердца к физическим нагрузкам отводится приросту сократительной способности сердечной мышцы и, как следствие, к увеличению ударного объема. Это связано с тем, что увеличение сердеч­ного выброса значительно экономичнее, если оно осуществляется не за счет увеличения ЧСС, а за счет прироста ударного объема. Важным моментом адаптации миокарда под влиянием физических нагрузок является увеличе­ние растяжимости, прирост скорости и амплитуды сокращения и еще более высокий прирост скорости расслабления. Из этого следует, что миокард тренированного человека может сохранять необходимую диастолу и обеспе­чивать сокращения при частотах, которые недоступны для нетренированно­го сердца (Пшенникова, 1986).

Сердце хорошо тренированного человека отличается высокой эконо­мичностью работы. Снижение минутного объема, брадикардия на фоне умеренной гипотензии приводит к тому, что общая работа сердца оказыва­ется сниженной на 17 %. А если учесть, что масса сердца у квалифициро­ванных спортсменов обычно увеличена на 20-40 %, то интенсивность функционирования структур миокарда в условиях физиологического покоя оказывается уменьшенной на 40 % и более (Пшенникова, 1986).

Наиболее рациональная адаптация сердца у мужчин отмечается при его объеме 900-1000 мл с ЧСС в состоянии покоя 55—60 в 1 мин и МПК 4500—5000 мл-мин"1. Выходящая за пределы адаптация связана с нарушени­ем пропорций, обеспечивающих наивысшую экономичность работы сердца, но способствует увеличению МПК, так как существует почти линейная за­висимость между величиной здорового сердца и его функциональной спо­собностью, проявляющейся в высоких показателях систолического объема и величинах МПК (Израэль, 1974).

В покое и при интенсивной физической работе коронарный кровоток, потребления сердцем кислорода и субстрактов окисления в расчете на 100 г массы миокарда у тренированных людей ниже, чем у нетренированных, т.е. сердце тренированных обладает на только большой мощностью, но и эф­фективностью. И если в состоянии покоя эти различия невелики, то при нагрузке проявляются очень ярко: при равной внешней работе сердце тре­нированных людей потребляет на 100 г массы миокарда более чем в 2 раза меньше энергии по сравнению с сердцем нетренированных людей.

В результате тренировки увеличивается и общая масса крови. Если у мужчин, не занимающихся спортом, общая масса крови обычно колеблется в пределах 5—6 л, а у женщин — 4—4,5 л, то у спортсменов высокой квали­фикации, специализирующихся в видах спорта, связанных с проявлением выносливости, масса крови может повышаться соответственно до 7—8 и

5,5—6 л. Общее увеличение массы крови приводит к увеличению количества гемоглобина, являющегося носителем кислорода. Увеличение гемоглобина связано с увеличением общей массы крови, а его концентрация остается без изменений. Эти адаптационные перестройки являются очень важными, так как при длительной работе, требующей функционирования значительных мышечных объемов, фактором, определяющим работоспособность, являют­ся возможности центральной циркуляции (Shepard, Plylye, 1992).

Резко возрастает количество функционирующих капилляров. Если в со­стоянии покоя функционирует только 5—7 % капилляров, то при длитель­ной напряженной нагрузке — практически все капилляры, притом, что важ­но, при дополнительном расширении. Увеличение сети функционирующих капилляров и расширение их поверхности может привести к многократно­му увеличению поверхности капилляров русла. Путем специальной трени­ровки в процессе долговременной адаптации происходит образование но­вых капилляров, т.е. увеличивается их количество на мышечное волокно.

Эффективность адаптации кислородтранспортной системы связана с повыше­нием кровоснабжения работающих мышц. Адекватное кровоснабжение мышц при физической нагрузке обеспечивается в зависимости от ее мощности и продолжи­тельности сочетанием трех факторов: 1) перераспределения кровотока между работающими и не работающими мышцами и другими органами; 2) увеличения объемного кровотока в мышцах во время сокращения; 3) увеличения кровотока сразу после сокращения

Важно знать, что потенциал скелетных мышц в отношении кровотока очень велик. Человек с мышечной массой 30 кг способен к достижению по­казателей мышечного кровотока более 70 л-мин"1, что значительно повыша­ет показатели сердечного выброса (Saltin, 1986; Astrand, 1988, прив. по Платонову, 1997). Это лишний раз подтверждает важную роль максималь­ного сердечного выброса и рациональной, по возможности не ограничева-ющей мышечный кровоток, техники движений.

Существенным фактором, определяющим прирост аэробной произво­дительности, является увеличение артериальной разности содержания кис­лорода при нагрузках, предъявляющих максимальные требования к аэроб­ной системе энергообеспечения. Адаптационные перестройки гемо-динамического и метаболического характера приводят к тому, что у спорт­сменов высшего класса (например, у велосипедистов-шоссейников, лыжни­ков, бегунов на длинные дистанции) отмечаются различия в содержании кислорода в артериальной и венозной крови, достигающие 18—19 % (об.). В то же время у нетренированных лиц при предельных нагрузках отмечаются величины, обычно не превышающие 10—11 % (об.) (Astrand, Rodahl, 1986, прив. по Платонову, 1997).

Адаптация системы утилизации кислорода. Повышение работоспособно­сти за счет периферической адаптации может осуществляться путем гемо-динамических и метаболических изменений. Гемодинамические изменения связаны с улучшением капилляризации, развитием коллатералей, улучше-

нием распределения крови в организме, в том числе и внутримышечного. Улучшение капилляризации обусловлено вовлечением ранее не функцио­нировавших капилляров, расширением и удлинением работающих капилля­ров, а также образованием новых (Shepard, Plylye, 1992). В результате тре­нировки на выносливость первые адаптационные изменения связаны с изменением капиллярной сети — в начале наблюдается расширение отдель­ных капилляров, а затем выход ростков и рост новых капилляров. Измене­нию капилляризации предшествует повышение активности аэробных фер­ментов (Brown et al, 1983). О высокой приспособительной способности капилляров в связи с тренировкой на выносливость свидетельствуют дан­ные табл. 7.4. Примечательным здесь является тот факт, что мышечные во­локна с большим числом митохондрий окружаются капиллярами, число ко­торых превышает средние значения. Обнаруживается тесная связь и между аэробными возможностями и средним числом капилляров на мышечное во­локно. Уже двухмесячная напряженная тренировка нетренированных испы­туемых с использованием нагрузок субмаксимальной интенсивности оказы­вается достаточной, чтобы привести к увеличению числа капилляров в скелетной мышце на 50 %. В то же время малоинтенсивная работа может привести к увеличению содержания окислительных ферментов без увеличе­ния капиллярной сети (Saltin, Gollnick, 1992).

Метаболическая адаптация к работе аэробного характера включает уве­личение количества и величины митохондрий, повышение активности ок-сидативных ферментов, прирост содержания гемоглобина, увеличение вну­тримышечного содержания гликогена и др.

В тренированной мышце объемная плотность митохондрий может рез­ко увеличиваться.

Это обусловлено тем, что у спортсменов, широко применяющих на­грузки на выносливость, по сравнению с нетренированными лицами, отме­чается увеличение доли митохондрий в исследуемом объеме на 15—22 %, увеличение площади поверхности митохондрий и ткани мышц на 35—45 %, а поверхности митохондриальных крист — на 65—75 % (Scho'n et al, 1978; Howald, 1982). Увеличение размера митохондрий и концентрации крист вы­зывает повышение окислительных способностей мышечных клеток, улуч-

ТАБЛИЦА 7.4

Капилляризация нагружаемых мышц нетренированных и тренированных на выносливость спортсменов (Brodal и соавт., 1977)

Показатель	Нетренированные спортсмены	Спортсмены, тренированные на выносливость
МПК, мл-кг^-мин"1	51,3	72,0
Число капилляров в каждом мышечном волокне	1,77±10	2,49±0,08
Число капилляров вокруг каждого волокна	4,43±0,19	5,87±0,18

шение условий для диффузии субстратов, благодаря чему возрастают спо­собности клеток к утилизации кислорода, продуцированию и ускорению использования энергии. Обычно содержание кислорода в артериальной крови составляет около 200 мл-л~'. В покое разница между артериальным и смешанным венозным содержанием кислорода составляет около 40 мл-л~', а во время нагрузки может достигать 160—170 мл-л~'.

Увеличение плотности митохондрий имеет исключительное значение, так как в сочетании с увеличением мощности кислородтранспортной систе­мы оно обеспечивает увеличение аэробной мощности организма — рост его способности утилизировать кислород и осуществлять аэробный ресинтез АТФ, необходимой для интенсивного функционирования опорно-двига­тельного аппарата. Рост аэробной мощности организма сочетается с возра­станием способности мышц утилизировать пируват, в увеличенных количе­ствах образующийся при Hai-рузках вследствие активации гликолиза. Это предупреждает повышение концентрации лактата в крови, которое, как из­вестно, является фактором, затрудняющим физическую работу (в частнос­ти, лактат — ингибитор липазы, и увеличение его концентрации в крови тормозит использование жиров). Увеличенное использование пирувата в митохондриях предотвращает увеличение концентрации лактата в крови, обеспечивает мобилизацию и использование в митохондриях жирных кис­лот, что в итоге позволяет поднять уровень максимальной интенсивности и длительности работы (Матвеев, Меерсон, 1994).

Тренированные спортсмены по сравнению с лицами, не занимающи­мися спортом, проявляют большую экономичность не только при выполне­нии стандартной работы, но и в тех случаях, когда величина нагрузки вы­ражается в процентах от индивидуального МПК. Это свидетельствует не только о повышенной доставке кислорода к мышцам, но и о более эффек­тивной его утилизации в самих мышцах.

При одинаковой относительной интенсивности работы, выраженной в процентах от величины МПК, скорость снижения гликогена в мышцах у тренированных и нетренированных лиц одинакова. Однако здесь следует учитывать, что у тренированных при одной и той же относительной интен­сивности работы уровень потребления кислорода намного выше. Следова­тельно, при одном и том же абсолютном уровне нагрузки (выраженном в мл-кг~'-мин~''потребления кислорода) у тренированных лиц снижение запа­сов гликогена значительно меньше.

Эффект адаптации, выраженный в показателях экономичности работы, у трени­рованных лиц по сравнению с нетренированными проявляется не только при идентичных абсолютных показателях нагрузки, но и при одинаковых относи­тельных показателях нагрузки, когда тренированный человек выполняет работу на более высоком уровне мощности

Например, при выполнении работы на уровне интенсивности, составля­ющем 80 % МПК, содержание лактата в крови у тренированных людей явля­ется более низким по сравнению с нетренированными. Совершенствование

экономичности работы в результате тренировки проявляется и в меньшем снижении концентрации КФ при стандартных нагрузках (Karlsson et al, 1970).

Указанные адаптационные изменения, происходящие в организме чело­века во время выполнения физических нагрузок, используются специалиста­ми в области физического воспитания для решения задач различной направ­ленности. В спортивной тренировке особо важным является резерв физиологических возможностей адаптации для повышения производитель­ности систем организма во время выполнения специфической двигательной деятельности (бег, плавание, велогонки и т.п.) для достижения максималь­ного спортивного результата. В физическом воспитании важным является повышение адаптационных возможностей систем и организма в целом до оптимального уровня, обеспечивающего безопасность его функционирова­ния в окружающей среде, что связывается с широким набором двигательных умений и навыков, способствующих ориентации в пространстве, профилак­тике падений и травм, развитию двигательных способностей, повышающих уровень физического здоровья. Изменения, происходящие в мышцах, кос­тях, связках, сухожилиях, кислородтранспортной системе в процессе долго­временной адаптации вследствие занятий физическими упражнениями с ли­цами различного возраста, оказывают профилактико-оздоровительный эффект, поскольку способствуют снижению риска развития многих распро­страненных заболеваний, связанных с возрастными и профессиональными изменениями в опорно-двигательном аппарате, нервной, сердечно-сосудис­той, дыхательной системах, обменных процессов.

Таким образом, учет и использование знаний о закономерностях адап­тационных механизмов функционирования организма во время мышечной деятельности является основой управления направленными изменениями физических способностей человека в процессе физического воспитания.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ____________________

1. Что понимается под "надежностью биологической системы"?

2. Охарактеризовать способность организма к гомеостазу и привести примеры.

3. Дать определение адаптации организма и пояснить сущность "генотипической" и "фенотипической" адаптации.

4. Пояснить на примерах такие свойства адаптации, как специфичность, перекре-стность, адекватность и раскрыть их значение для практики физического вос­питания.

5. Что понимается под срочной адаптацией и каковы ее закономерности?

6. Что понимается под "накопительной адаптацией"?

7. Чем характеризуются стадии долговременной адаптации?

8. Что обеспечивает оздоровительный эффект систематических занятий физиче­скими упражнениями?

9. Какие изменения происходят в мышечных волокнах под воздействием нагрузок различной направленности?

10. Чем характеризуются приспособительные реакции кислородтранспортной сис­темы и как они влияют на уровень аэробной производительности организма?