Сущность физиологии упражнений и спорта.

Сущность физиологии упражнений и спорта.

“Ничто так не истощает здоровье, как физическое бездействие” – сказал Аристотель.

Тело человека – удивительный механизм! В нем происходит бесконечное множество отлично координированных явлений. Они обеспечивают непрерывное осуществление сложных функций, таких, как зрение, дыхание, слух, обработка информации, без вашего сознательного усилия.

Если вы встанете, выйдете на улицу и начнете бегать трусцой вокруг жилого массива, в действие придут почти все системы вашего организма, позволяя легко перейти от состояния покоя к состоянию физической нагрузки. Если вы будете ежедневно заниматься, таким образом, и постепенно увеличивать продолжительность и интенсивность бега трусцой, ваш организм адаптируется и ваша работа станет более эффективной.

В течение столетий ученые изучали, как работает организм человека, как меняются функции или физиология организма во время занятий физической деятельностью и спортом.

В основе физиологии упражнений и спорта лежат анатомия и физиология. Анатомия изучает структуру и форму, или морфологию, организма. Она дает представление о строении различных частей тела и их взаимодействии. Физиология изучает функции организма: как работают системы органов, тканей, клеток, а также как интегрируются их функции с тем, чтобы регулировать среду организма. Поскольку физиология характеризует функции структур, нецелесообразно начинать ее изучение, не имея представления об анатомии. Физиология упражнений изучает изменения структур и функций организма под воздействием срочных и долговременных физических нагрузок. Спортивная физиология применяет концепции физиологии упражнений в процессе подготовки спортсменов, а также для улучшения их спортивной деятельности таким образом, спортивная физиология является производной физиологии упражнений.

Физиология упражнений развилась на базе материнской дисциплины – физиологии. Она изучает физиологическую адаптацию организма к стрессу срочной нагрузки при выполнении упражнения или занятий физической деятельностью и хроническому стрессу долговременной нагрузки при физической тренировке. Спортивная физиология выделилась из физиологии упражнений. Она использует данные физиологии упражнений для решения проблем спорта.

Рассмотрим пример, который поможет нам отличить друг от друга эти две тесно связанные отрасли физиологии. Благодаря исследованиям в области физиологии есть четкое представление о том, как наш организм получает энергию из продуктов питания, необходимую нашим мышцам, чтобы начать и поддерживать движение. Известно, что во время отдыха или при выполнении упражнения небольшой интенсивности главным источником энергии являются жиры и по мере увеличения интенсивности упражнения наш организм все больше использует углеводы до тех пор, пока они не становятся главным источником энергии. При продолжительной нагрузке высокой интенсивности запасы углеводов в нашем организме значительно сокращаются, что приводит к их истощению. Используя эту информацию и понимая, что наш организм имеет ограниченные запасы углеводов для производства энергии, спортивная физиология отыскивает пути:

- Увеличить способность организма накапливать углеводы (углеводная нагрузка).- Снизить интенсивность использования организмом углеводов во время мышечной деятельности (экономия углеводов);- Усовершенствовать рацион питания спортсменов до соревнований и во время соревнований и свести к минимуму риск истощения запасов углеводов.

Физиология спортивного питания, являющаяся подразделом спортивной физиологии, в настоящее время быстро развивается.

Исторический материал.

Может показаться, что современные ученые, работающие в области физиологии упражнений, формулируют новые идеи, никогда прежде не применявшиеся в "окостенелой" науке. Это не так. Информация, собранная по крупицам, позволила разрешить проблему мышечного движения. Довольно часто идеи и теории современных исследователей в области физиологии формировались на основании гипотез ученых, чьи имена давно забыты.
То, что считается оригинальным или новым, довольно часто оказывается ассимиляцией предыдущих открытий или использованием данных других наук для решения проблем физиологии упражнений. Чтобы помочь разобраться в этом, рассмотрим кратко историю развития физиологии упражнений и вспомним тех людей, которые ее создавали.

Начала анатомии и физиологии

Хотя начало исследованиям функций человеческого тела положили древние греки, только к 1500 году был сделан действительно значительный вклад в понимание, как структуры, так и функций организма человека.

Предшественницей физиологии была анатомия. Работа Андреаса Безалия – "Структура человеческого тела", опубликованная в 1543 году, явилась поворотным пунктом в развитии науки о человеке и изменила направление последующих исследований. Хотя главное внимание в ней было обращено на анатомическое описание различных органов, предпринимались также попытки объяснить их функции.

Британский историк Майкл Фостер заметил: "Эта книга положила начало не только современной анатомии, но и современной физиологии. Она навсегда положила конец представлениям, царившим в течение 14 столетий, и способствовала действительному возрождению медицины".

Большинство ранних попыток объяснить физиологические аспекты были либо неверными, либо настолько туманными, что их можно было рассматривать лишь как предположения.

Например, попытки объяснить, как мышцы производят силу, сводились, как правило, к описанию изменений их размеров и формы во время сокращения, поскольку наблюдения ограничивались лишь тем, что можно было видеть невооруженным глазом. На основании подобных наблюдений Херо-нимус Фабрициус (около 1574 г.) выдвинул предположение, что сократительная мощность мышцы находится в ее волокнистых сухожилиях, а не в "мясистой части".

Анатомам не удавалось обнаружить существование индивидуальных мышечных волокон до тех пор, пока голландский ученый Антони ван Левенгук не изобрел микроскоп (около 1660 г.). Однако то, как эти волокна сокращаются и производят силу, оставалось загадкой до середины нашего столетия, когда появилась возможность изучать сложнейшую деятельность мышечных белков с помощью электронного микроскопа.

Появление физиологии упражнений.

Физиология упражнений относительный новичок в мире науки. До конца XIX столетия главная цель физиологов заключалась в получении информации, имеющей клиническое значение. Проблема реакции организма на физические нагрузки практически не изучалась.

Несмотря на общепризнанную значимость регулярной мышечной деятельности уже в середине XIX столетия, до конца столетия на физиологию мышечной деятельности внимание почти не обращали.

Первая работа по физиологии упражнений – "Физиология физического упражнения", была написана в 1889 году Фернандом Ла Гранжем. Принимая во внимание небольшое количество исследований в области физических нагрузок в то время, было весьма интересно познакомиться с тем, как автор освещает такие темы, как "Мышечная работа", "Усталость", "Привыкание к работе", "Функция мозга при нагрузке".

Эта ранняя попытка объяснить реакции организма на физические нагрузки была во многом ограничена весьма противоречивыми теоретическими аспектами и незначительным количеством фактического материала.

Несмотря на появление в то время некоторых основных понятий биохимии физических нагрузок, Ла Гранж, тем не менее, отмечал, что многие детали этой проблемы все еще находятся в стадии становления и изучения. Например, он писал, что: "...понятие "энергетический метаболизм" стало весьма сложным в последнее время; мы можем сказать, что оно в определенной степени запутано и, довольно трудно в двух словах дать ему четкую и ясную характеристику. Оно представляет собой раздел физиологии, который в настоящее время пересматривается, поэтому в данный момент мы не можем сформулировать свои выводы".

Первым опубликованным учебником по физиологии физических нагрузок была работа

Ф. Ла Гранжа "Физиология физической нагрузки " (1889 г.)

В конце 1800 г. появилось множество теорий, объясняющих источник энергии, обеспечивающей мышечное сокращение. Как известно, во время физической нагрузки мышцы производят много тепла, поэтому, согласно некоторым теориям, это тепло используется косвенно или непосредственно, чтобы заставить сокращаться мышечные волокна.

В следующем столетии Уолтер Флетчер и Фредерик Гоуленд Хопкинс установили тесную взаимосвязь между мышечным сокращением и образованием лактата. Стало ясно, что энергия для выполнения мышечного сокращения образуется вследствие распада мышечного гликогена с образованием молочной кислоты, хотя детали этой реакции оставались невыясненными. Поскольку для мышечного сокращения требуется достаточно много энергии, мышечная ткань послужила идеальной моделью для раскрытия тайн клеточного метаболизма. В 1921 г. Арчибальд (А.В.) Хилл получил Нобелевскую премию за исследования энергетического метаболизма.

В тот период времени биохимия находилась в колыбели своего развития, однако она быстро завоевывала признание благодаря усилиям таких ученых –  лауреатов Нобелевской премии, – как Альберт Сенф-Дьёрди, Отто Мейергоф, Август Крог и Ханс Кребс, активно изучавших проблему выработки энергии живыми клетками.

Большинство своих исследований Хилл провел на изолированных мышцах лягушки, однако он был одним из первых, кто провел физиологические исследования на человеке. Эти исследования стали возможны благодаря технической помощи Джона  Холдена, разработавшего метод и прибор для измерения потребления кислорода во время физической нагрузки.

Этими и другими учеными была заложена основа современного понимания процесса образования энергии, оказавшегося в центре пристального изучения в середине нашего столетия, которая в настоящее время исследуется в лабораториях физиологических нагрузок с использованием компьютерных систем для измерения потребления кислорода.

Физиология физических нагрузок.

Физиология всегда была основой клинической медицины. Точно также физиология физических нагрузок всегда предоставляла необходимую информацию для многих других отраслей, таких, как физическое воспитание, физическая подготовленность, сохранение здоровья.

Несмотря на то, что в Гарвардском университете (США) в лаборатории утомления работали такие специалисты, как Дад-ли Серджент, Дж. Х. Мак - Карди и другие учёные, изучавшие влияние физической тренировки на силу и выносливость, инициатива использования данных в науке о физическом воспитании принадлежит Карповичу, русскому эмигранту, также работавшему в этой лаборатории.

Карпович проводил собственные исследования и преподавал физиологию в Спрингфилдском колледже (Массачусетс) с 1927 года до своей кончины в 1968 году.

Хотя он внес значительный вклад в область физического воспитания и физиологии физических нагрузок, тем не менее, его больше всего помнят как выдающегося преподавателя.

Другой представитель этого колледжа, тренер по плаванию Т.К. Каретон, создал лабораторию физиологии физических нагрузок при Университете штата Иллинойс в 1941 году.

Каретон продолжал заниматься исследовательской деятельностью, был учителем многих из современных  ведущих ученых в области физической подготовки и физиологии физических нагрузок, до своего ухода на пенсию в 1971 году.

Программы физической подготовки, разработанные Т.К. Каретоном со своими студентами, а также книга Кеннета Купера "Аэробика", опубликованная в 1968 году, физиологически обосновали целесообразность использования физических нагрузок для обеспечения здорового образа жизни.

С середины XIX века существовало мнение о необходимости регулярной физической деятельности для поддержания оптимального состояния здоровья, однако только в конце 60-х годов XX столетия оно стало общепризнанным.

Последующие исследования доказали значение физических нагрузок для противодействия физическому спаду, обусловленному процессом старения.

Осознание потребности в физической деятельности способствовало пониманию важности превентивной медицины и необходимости разработки программ для поддержания и укрепления здоровья.

Хотя физиологии физических нагрузок нельзя ставить в заслугу современное движение за сохранение здоровья, тем не менее, именно она обеспечила основной комплекс знаний и обоснование включения физических нагрузок как неотъемлемого компонента здорового образа жизни, а также заложила основы науки о значении физических нагрузок для больных и здоровых.

Современная физиология физических нагрузок и спорта

Многие достижения в области физиологии физических нагрузок обусловлены совершенствованием методик. Так, в 60-х годах создание электронных анализаторов для измерения дыхательной смеси значительно облегчило и сделало более эффективным изучение энергетического метаболизма. Эта методика, а также радио телеметрия (основанная на использовании радиопередающих сигналов), применяемая для контроля частоты сердечных сокращений и температуры тела во время физической нагрузки, были разработаны в результате программы космических исследований США. До конца 60-х годов большинство исследований в области физиологии физических нагрузок было направлено на изучение их влияния на весь организм.

В подавляющем большинстве исследований измеряли такие переменные величины, как потребление кислорода, частоту сердечных сокращений, температуру тела и интенсивность потоотделения. Влиянию мышечных нагрузок на клетку уделялось гораздо меньше внимания.

Примерно в то же время, когда Дж. Бергстрем вторично ввел в практику метод пункционной биопсии, появилась целая плеяда молодых специалистов в области физиологии физических нагрузок и биохимии. Бенгт Солтен (Стокгольм) придавал большое значение методу биопсии для изучения структуры и биохимии мышцы.

Б. Солтен и Дж. Бергстрем в конце 60-х годов впервые изучили влияние рациона питания на выносливость и питание мышц. Приблизительно в то же самое время Реджи Эджертон (Калифорнийский университет, Лос-Анджелес) и Фил Голлник (Университет штата Вашингтон) стали использовать в своих экспериментах крыс для изучения характеристик отдельных мышечных волокон и их реакций на физическую тренировку.

Сочетание знаний Б. Солтена в области методики биопсии с биохимической эрудицией Ф.Гол-лника дало возможность именно этим двум ученым провести первые исследования характеристик мышечных волокон человека и влияния на них физических нагрузок.

И хотя многие биохимики использовали физические нагрузки для изучения метаболизма, лишь единицы из них оказали такое же огромное влияние на современное состояние физиологии физических нагрузок человека, как Дж. Бергстрем, Б. Солтен и Ф. Голлник.

Теперь, когда мы выяснили историческую основу физиологии физических нагрузок – прародительницы спортивной физиологии, мы можем приступить к изучению сущности физиологии физических нагрузок и спорта.

Cрочные физиологические реакции на физическую нагрузку

Начиная изучать физиологию физических нагрузок и спорта, необходимо, прежде всего, выяснить, как реагирует организм на определенный вид нагрузки, например, бег на тредбане.
Такая реакция называется срочной адаптацией. Представление о срочной адаптации облегчит понимание постоянной адаптации, происходящей в организме, когда он сталкивается с повторяющимися циклами физических нагрузок, например, изменением функции сердечно-сосудистой системы после 6 месячных тренировочных нагрузок на развитие выносливости. Рассмотрим основные понятия и принципы, связанные как со срочными реакциями на физические нагрузки, так и с постоянной адаптацией к тренировкам.

Страницы: 1, 2