Физиология спорта. Учебное пособие-1
.pdf
ББК 28.70 Я 73 Ч 63
Чинкин, А.С.
Ч63 Физиология спорта: учебное пособие / А.С. Чинкин, А.С. Назаренко. – Москва : Спорт, 2016. – 120 с.
ISBN 978-5-9907239-2-4
В учебном пособии освещаются теоретические вопросы, касающиеся физиологических основ мышечной деятельности и физиологических механизмов изменений в функциональных системах и органах под влиянием физических нагрузок.
Пособие включает объем и содержание аудиторной и самостоятельной работы студентов, вопросы для самоконтроля знаний, предложен список необходимой литературы и словарь физиологических терминов.
Данное пособие предназначено для студентов вузов сферы физической культуры и спорта, обучающихся по направлению подготовки 49.03.01 – «Физическаякультура».
УДК 612107 ББК 28.70 Я 73 Ч 63
ISBN 978-5-9907239-2-4
©Чинкин А.С., Назаренко А.С., 2015
©ФГБОУ ВПО Поволжская ГАФКСиТ, 2015
©Издательство «Спорт», издание 2016
СОДЕРЖАНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Список используемых сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Глава 1. ФИЗИОЛОГИЯ СПОРТА, ЕЕ ЗАДАЧИ И СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ. АДАПТАЦИЯ К МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ ОРГАНИЗМА . . . . . . . . . 8
1.1. Физиология спорта, ее задачи и связь с другими науками . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 1.2. История развития физиологии спорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 1.3. Общие принципы и механизмы адаптации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 1.4. Показатели тренированности в условиях покоя, при тестирующих
и предельных нагрузках. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 1.5. Функциональные резервы организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Глава 2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ |
|
И ХАРАКТЕРИСТИКА СПОРТИВНЫХ УПРАЖНЕНИЙ . . . . |
18 |
2.1. Позы и статические усилия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
.18 |
2.2. Критерии, используемые для классификации упражнений |
|
по физиологическим характеристикам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
.19 |
2.3. Классификация физических упражнений по В.С. Фарфелю . . . . . . . . . . . . . . . |
.20 |
2.4. Физиологическая характеристика циклических движений по зонам |
|
относительной мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
.22 |
2.5. Классификация циклических упражнений по особенностям |
|
энергообеспечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
.25 |
2.6. Физиологическая характеристика стереотипных ациклических движений . . . |
.29 |
2.7. Упражнения, оцениваемые в баллах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
.30 |
2.8. Физиологическая характеристика ситуационных движений . . . . . . . . . . . . . . . |
.30 |
Глава 3. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЙ ОРГАНИЗМА ПРИ СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1. Предстартовое состояние и разминка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 3.2. Врабатывание, «мертвая точка» и «второе дыхание» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 3.3. Устойчивое состояние. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 3.4. Утомление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 3.5. Восстановление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39
Глава 4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ |
|
И ПРОЯВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ КАЧЕСТВ. . . . . . . . . . . |
42 |
4.1. Физиологические механизмы развития и проявления силы. . . . . . . . . . . . . . |
. . .42 |
4.2. Физиологические механизмы развития скорости движений . . . . . . . . . . . . . . |
. .45 |
4.3. Физиологические основы развития выносливости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. .46 |
4.4. Физиологические механизмы и закономерности развития ловкости |
|
и гибкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. .49 |
3
Глава 5. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ |
|
ФОРМИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НАВЫКОВ. . . . . . . . . |
51 |
5.1. Роль формирования двигательных навыков в совершенствовании |
|
двигательной деятельности спортсмена. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. .51 |
5.2. Стадии формирования двигательных навыков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. .52 |
5.3. Физиологическая структура двигательных навыков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
. .53 |
Глава 6. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ТРЕНИРОВОЧНЫХ НАГРУЗОК, ПРИНЦИПОВ И ПЛАНИРОВАНИЯ СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ . . . . . . 57
6.1. Спортивная тренировка, ее основные функциональные эффекты. . . . . . . . . . . .57 6.2. Пороговые тренирующие нагрузки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 6.3. Компоненты тренировочных нагрузок и их физиологическое обоснование . . .58 6.4. Физиологические принципы спортивной тренировки и обратимость
тренировочных эффектов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 6.5. Физиологическая характеристика периодизации спортивной тренировки и структуры многолетней подготовки спортсменов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
Глава 7. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
7.1. Особенности терморегуляции в условиях повышенной температуры и влажности воздуха. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
7.2. Изменения функций организма в условиях повышенной температуры и влажности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
7.3. Тепловая адаптация и ее физиологическая характеристика. . . . . . . . . . . . . . . . .66 7.4. Питьевой режим . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 7.5. Спортивная работоспособность в условиях пониженной температуры
окружающей среды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
7.6.Спортивная работоспособность в условиях пониженного атмосферного давления. Адаптация человека к пониженному барометрическому давлению .70
7.7. Работоспособность спортсмена во время и после пребывания в среднегорье. .72
Глава 8. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ ЖЕНЩИН . . . . . . . . . . . . . . 74
8.1. Морфологические особенности женского организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74 8.2. Развитие двигательных качеств у женщин и влияние тренировки
на повышение функциональных возможностей женского организма. . . . . . . . .75 8.3. Влияние различных фаз ОМЦ на спортивную работоспособность женщин . . .79
Глава 9. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТРЕНИРОВКИ, СПОРТИВНОЙ ОРИЕНТАЦИИ И ОТБОРА ЮНЫХ СПОРТСМЕНОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
9.1. Возрастное развитие в школьном возрасте . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81 9.2. Физиологические обоснование спортивной ориентации и отбора . . . . . . . . . . .82 9.3. Учет наследственных факторов в спортивном отборе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 9.4. Наследуемость морфофункциональных особенностей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 9.5. Наследуемость проявления физических качеств. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85 9.6. Учет семейной наследственности в спортивном отборе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
4
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ФИЗИОЛОГИИ СПОРТА . . 89
ЗАНЯТИЕ 1. Сравнительная характеристика циклических, силовых и статических упражнений (усилий) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89
ЗАНЯТИЕ 2. Реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем и обеспечение организма кислородом при циклических упражнениях
максимальной мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
ЗАНЯТИЕ 3. Реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем и обеспечение организма кислородом при циклических упражнениях
субмаксимальной мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
ЗАНЯТИЕ 4. Реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем и обеспечение организма кислородом при циклических упражнениях
большой относительной (максимальной аэробной) мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . .94
ЗАНЯТИЕ 5. Физиологическая характеристика предстартового состояния, разминки, врабатывания и устойчивого состояния. . . . . . . . . . . . . . . . . .95
ЗАНЯТИЕ 6. Итоговое занятие по пройденным темам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
ЗАНЯТИЕ 7. Показатели тренированности в состоянии относительного мышечного покоя у спортсменов различных специализаций . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
ЗАНЯТИЕ 8. Показатели тренированности при стандартной физической нагрузке у спортсменов различных специализаций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
ЗАНЯТИЕ 9. Определение физической работоспособности по тесту
PWC170, Гарвардскому степ-тесту и максимального потребления кислорода . . . . .101
ЗАНЯТИЕ 10. Восстановление работоспособности при различных интервалах отдыха между нагрузками. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
ЗАНЯТИЕ 11. Исследование статокинетической устойчивости организма к вращательным нагрузкам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
ЗАНЯТИЕ 12. Итоговое занятие по пройденным темам. . . . . . . . . . . . . . . . . . .108
ГЛОССАРИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ФИЗИОЛОГИЯ СПОРТА . .109
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . 119
5
ВВЕДЕНИЕ
Физиология спорта – это раздел физиологии человека, имеющий своей целью изучение физиологических процессов и механизмов, обеспечивающих мышечную работу
иразвитие различных состояний организма во время занятий физической культурой
испортом, формирование научного представления о механизмах приобретения и со-
вершенствования двигательных навыков и развития физических качеств, понимание основ спортивной тренировки. Знание закономерностей изменения физиологических функций человека при различных режимах мышечной деятельности, а также методов их оценки – необходимое условие плодотворной работы преподавателя физической культуры, тренеров по различным видам спорта и специалистов, разрабатывающих вопросы спортивной тренировки и физического воспитания.
Важной составной частью пособия являются разработки практических занятий. Они
позволяют изучить основные методы и подходы к оценке влияния различных физических нагрузок на организм человека, а также прививаютнавыкиведениясамостоятельной научно-исследовательской работы.
Данное пособие поможет студентам усвоить основные принципы работы органов и систем организма человека при различных режимах мышечной деятельности, использовать полученные знания для оценки их функционального состояния в процессе тренировок и занятий физической культурой, для контроля их эффективности.
В предлагаемом учебном пособии излагаются физиологические основы мышечной деятельности,которыесоответствуютосновным образовательным программам подготовки бакалавров по дисциплине « Физиология спорта» по направлению «Физическая культура» и требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.
6
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АД – артериальное давление; АТФ – аденозинтрифосфорная кислота; ДЕ – двигательные единицы; ДО – дыхательный объем;
ЖЕЛ – жизненная емкость легких; КД – кислородный долг; КЗ – кислородный запрос;
КЕК – кислородная емкость крови; КИК – коэффициент использования кислорода; КФ – креотинфосфат;
КВП – коэффициент восстановления пульса; КП – кислородный пульс; ЛВ – легочная вентиляция;
МОД – минутный объем дыхания; МОК – минутный объем крови;
МПК – максимальное потребление кислорода; ОЦК – объем циркулирующей крови; ПАНО – порог анаэробного обмена; ПК – потребление кислорода; рН – кислотно-щелочное равновесие;
САС – симпатико-адреналовая система; УОК – ударный объем крови; ЦНС – центральная нервная система; ЧД – частота дыхания;
ЧСС – частота сердечных сокращений.
7
ГЛАВА 1.
ФИЗИОЛОГИЯ СПОРТА, ЕЕ ЗАДАЧИ И СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ. АДАПТАЦИЯ К МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВЫ ОРГАНИЗМА
1.1.ФИЗИОЛОГИЯ СПОРТА, ЕЕ ЗАДАЧИ И СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ
Физиология как учебная и научная дисциплина является теоретической основой дисциплин медико-биологического цикла, изучаемых в вузах физической культуры. Она является одной из главных дисциплин, формирующих естественнонаучные основы физического воспитания и спортивной тре-
нировки.
Физиология спорта является разделом физиологии человека, изучающим изменения функций организма при спортивной деятельности и их механизмы. На их основе осуществляется научное обоснование практических мероприятий, способствующих повышению спортивных результатов и сохранению здоровья спортсменов.
Спортивная физиология тесно связана с теорией и методикой физической культуры. Она вооружает тренера и преподавателя знаниями о физиологических процессах, происходящих в организме спортсмена во время тренировочной и соревновательной деятельности. Для рационального построения тренировочного процесса очень важно знать, как реагирует организм на высокие требования, предъявляемые в современном
спорте, как происходит совершенствование спортивной техники.
Физиология спорта обосновывает пути и средства повышения работоспособности, ускорения восстановительных процессов, предупреждения переутомления, перенапряжения и возникновения у спортсменов различных заболеваний. Выполнение этой задачи происходит в тесной связи со спортивной медициной и лечебной физкультурой.
Физиология спорта использует теоретические достижения фундаментальных наук – биологии,физиологиичеловекаиживотных, химииифизики.Наиболеетесноспортивная физиология связана с биохимией спорта.
1.2.ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ СПОРТА
Важные теоретические предпосылки для развития физиологии мышечной деятельности и спорта были заложены в трудах отечественных физиологов, выполненных в рамках исследований проблем общей физиологии.
Основоположник физиологии в России И.М. Сеченов впервые развил научное представление о рефлекторной природе произвольных движений, о роли «темного» мышечного чувства в управлении движениями,
8
о механизмах мышечного утомления и «активного отдыха».
И.П. Павлов создал новый раздел физиологии – учение о высшей нервной деятельности, закономерности которой чрезвычайно важны для понимания механизмов возникновенияразличныхсостоянийорганизма
вусловиях соревновательной деятельности, формирования двигательных навыков, для обоснования явлений системности двигательных функций и целостной деятельности спортсмена.
Н.Е. Введенский обнаружил в мышцах явления оптимума и пессимума, сформировал понятие о лабильности нервов и мышц.
А.А.Ухтомскийоткрылпринципдоминанты в деятельности нервной системы, который всецело реализуется при формировании двигательных навыков и при спортивной деятельности в целом.
Однако раньше других стран целенаправленные исследования по физиологии физических упражнений были предприняты в США, и в 1889 году был опубликован первый учебник « Физиология физической нагрузки» (Ла Гранж Ф.). Физиология физических нагрузок является прародительницей современной физиологии спорта.
Развитие спортивной физиологии как научной и учебной дисциплины началось после открытия высших учебных заведений физической культуры – Института физического образования им. П.Ф. Лесгафта в Петрограде (1919) и Института физической культуры в Москве (1920).
Первая кафедра физиологии в вузах физической культуры была открыта в 1919 году
винституте физического образования им. П.Ф. Лесгафта (ныне Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта).ПервымеезаведующимбылЛ.А.Орбели. Вместе со своими учениками Л.А. Орбели исследовал многие вопросы, связанные с двигательной деятельностью: механизмы
координации движений, функции мозжечка, взаимодействие афферентных систем, адап- тационно-трофическое влияние симпатических нервов и др.
В создании физиологических основ физического воспитания и спорта особенно большая роль принадлежит А.Н. Крестовникову. Вместе со своими сотрудниками он участвовал в разработке важнейших разделов физиологии спорта, был автором первой отечественной монографии по физиологии физических упражнений и учебника по физиологии для вузов физической культуры.
Открытие институтов физической культуры в последующем в большинстве столиц союзных республик и кафедр физиологии в них послужило расширению и углублению изучаемыхпроблем спортивной физиологии. Были проведены исследования биоэлектрических явлений в мозге, механизмов управления движениями, физиологических механизмов формирования двигательных навыков и развития двигательных качеств (Н.А. Бернштейн, Н.В. Зимкин, Я.М. Коц, Е.Б. Сологуб, В.С. Фарфель, А.И. Яроцкий и др.). Достаточно подробно изучены функции сердечно-сосудистой системы и дыхания при мышечной деятельности (В.В. Васильева, А.Г. Дембо, В.Л. Карпман, В.В. Михайлов, К.М. Смирнов и др.), эндокринных желез (А.А. Виру, В.Я. Русин, Н.Н. Яковлев и др.). Значительное внимание уделялось исследованию энергетики спортивной деятельности ( В.М. Волков, Н.И. Волков, А.Б. Гандельсман, М.Е. Маршак, В.В. Михайлов и др.), раскрытию механизмов стартового состояния, врабатывания и утомления (Ю.И. Данько, Я.М. Коц, В.В. Розенблат и др.).
Исследованиепроблемспортивнойфизиологии ведется в настоящее время во всех вузахфизическойкультурыРоссии,странСНГ, ближнегои дальнегозарубежья.Иззарубежных исследователей существенный вклад в изучение проблем спортивной физиологии
9
внесли Э. Асмуссен, П.О. Астранд, Р. Гранит, М. Икаи, И. Лингардт, Р. Маргариа, П.А. Мертон, Х. Рейнделл, Т. Хеттингер, А. Хилл, Э. Христенсон, Э. Эдриан и др.
1.3.ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ
Адаптация – системный приспособительный ответ организма на действие любых факторов внешней и внутренней среды, позволяющий организму приобретать отсутствующую ранее устойчивость к этим факторам.
К адекватным условиям среды организмы адаптированы в результате длительной эволюции. Приспособление к периодическим колебаниям таких условий осуществляется с помощью готовых адаптивных механиз-
мов, закрепленных генетически и передающихся по наследству. Это – генотипическая адаптация.
В ходе индивидуального развития в от-
вет на выраженные изменения окружающей среды развивается фенотипическая адап-
тация, которая обеспечивает устойчивость организма к определенному фактору среды (к холоду, физическим нагрузкам, к высоте и др.). Изменения, которые приобретаются при этом, не передаются по наследству. Они наслаиваются на наследственные признаки
организма и формируют его индивидуальный облик – генотип.
Различают два этапа адаптации: срочная
и долговременная.
Срочная адаптация включает комплекс приспособительных изменений в различных системах организма, формирующихся непосредственно после начала действия раздражителя, например, адаптация к физическим нагрузкам. Конкретным проявлением срочной адаптации к физическим нагрузкам является повышение обмена веществ и энергии, учащение и усиление сокращений сердца, повышение легочной вентиляции и др.
В основе срочной адаптации лежат врожденные физиологические механизмы.
В ряде случаев приспособление к раздражителю может происходить за счет предельной мобилизации физиологических функций: сократительной функции мышц, сердечного выброса, глубины и частоты дыхания и др. Тем не менее, такая адаптация не является совершенной. Несмотря на предельную мобилизацию физиологических механизмов, необходимый эффект в полной мере не обеспечивается.
Управление срочной адаптацией осу-
ществляют две взаимодействующие систе-
мы: симпато-адреналовая и гипоталамогипофизарная.
Симпато-адреналовая система ( САС)
обеспечивает быстрое повышение метаболической и функциональной активности нервно-мышечного аппарата, печени, миокарда, кислородтранспортной системы. В крови и миокарде увеличивается концентрация катехоламинов – адреналина и норадреналина.
Гипоталамо-гипофизарная система осуществляет включение метаболических резервов, поддерживает постоянство внутренней среды по температуре, рН, содержанию О2 и СО2, электролитов, воды, глюкозы. В крови повышается концентрация глюко-
кортикоидов.
Эффективность срочной адаптации
оценивается по тому, насколько точно приспособительные изменения в организме соответствуют характеру, направленности, интенсивности раздражителя и условиям деятельности. Критерии эффективности: быстрое достижение требуемого уровня деятельности ведущих систем и его поддержание при оптимальной мобилизации резервов, экономное расходование энергетических и регуляторных ресурсов, согласованное взаимодействие гипоталамогипофизарной и симпатоадреналовой систем регуляции.
10