Физиологическая характеристика пловца

Федеральное государственное  образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Уральский  государственный  университет физической культуры» 

Кафедра Физиологии 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

     по  дисциплине «Физиология»

     ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАВАНИЯ 
 
 
 

     Выполнил: студент 319 группы

     Сафонова  Елизавета Владимировна

     Проверил:  к. п. н.

Сурина  – Марышева Елена Федоровна 
 
 
 
 
 

     Челябинск 2010

     СОДЕРЖАНИЕ 

   ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...3

   ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАВАНИЯ 

   1.1 Влияние водной среды на функции органов и систем организма человека……………………………………………………………………………4

   1.2 Энергообеспечение при плавании……………………………………….9

   Выводы  по первой главе……………...…………………………………...21

   ГЛАВА 2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ  СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯМИ ПЛОВЦА

   2.1 Центральная нервная система  в регуляции движений пловца…………………………………………………..………………………...22

   2.2 Особенности функционирования сенсорных  систем при плавании……………………………………………………………………….....30

   Выводы  по второй главе..............................................................................32

   ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………..…...…33

   СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ………….………...….36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     Проблема  физиологической характеристики отдельных  видов спорта в последние годы привлекает внимание специалистов, поскольку дальнейшее повышение спортивных результатов невозможно без учета всех специфических особенностей данного вида спорта.

     Физиологические особенности плавания определяются, во-первых, особенностями среды, в  которой осуществляется двигательная деятельность спортсмена и, во-вторых, характером спортивных движений.

     Специфика  двигательной активности в воде и под водой связана с пребыванием человека в необычных для него условиях окружающей среды.

     Физические  свойства водной среды, резко отличающиеся от свойств воздушной среды, обычной для человека, предъявляют к организму человека иные требования. Поэтому двигательная деятельность в водной среде влечет за собой изменения в деятельности органов и систем организма.

       Для того, чтобы понять особенности функциональной деятельности организма человека в водной среде и как они отражаются в спортивном плавании, необходимо знать физические свойства водной среды, их влияния на функции различных органов и систем организма, изучить проблему адаптации организма к водной среде, ознакомиться с неблагоприятными факторами водной среды.

     Цель  исследования: теоретическое изучение физиологических особенностей в плавании.

     Задачи:

1) изучить научно-методическою  литературу.

2) определить  влияние водной среды на организм пловца

3)рассмотреть  особенности мышечного аппарата пловцов 

     ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАВАНИЯ

1.1 Влияние водной  среды на функции  органов и систем  организма человека

     К основным особенностям водной среды  следует отнести ее светопреломляющие свойства, звукопроводимость, теплоемкость, повышенное давление, плотность.

     Вода  активно поглощает лучи, вследствие чего интенсивность дневного света  уменьшается (на глубине 15м она составляет 1/8 от естественной) и снижается видимость. При контакте воды с роговицей изменяется преломляющая сила роговицы, что приводит к снижению остроты зрения. В результате неравномерного поглощения света краски в воде носят обманчивый характер, происходит искажение очертаний наблюдаемых объектов, возникает ощущение их более близкого расположения. Хорошую видимость и защиту глаз в воде можно обеспечить очками или маской, однако при пребывании человека под водой в очках уменьшается поле зрения.

     Скорость  распространения звука в водной среде значительно больше, чем  в воздушной. Это затрудняет определение направления звука.

     Теплоемкость  воды в 25 раз больше теплоемкости воздуха, в результате чего тело пловца значительно  больше охлаждается и теряет дополнительное количество энергии.

     Особо важное свойство воды - ее плотность. Человек обычно производит передвижение в воздушной среде, значительно менее плотной, чем вода, но при всяком передвижении на суше опирается о более плотную массу – о землю. Земля является средой отталкивания, воздух – средой передвижения, то есть обычно человек перемещается в разнородной среде. Сопротивление воздушной среды человек ощущает только при очень большой скорости передвижения, сильном ветре, большой влажности и высокой или низкой температуре. В обычных условиях воздушная среда не оказывает препятствий движениям и последние,  раз начавшись легко, продолжаются по инерции. При плавании среда однородная. Вода служит одновременно и для отталкивания, и для передвижения. Так как плотность воды в 820 раз больше плотности воздуха, она оказывает значительное сопротивление перемещению тела пловца. Это находит свое выражение в скорости передвижения. Так, в сравнении с легкоатлетическим бегом в плавании скорость передвижения значительно меньше и колеблется в пределах 0,85 м/с – 2,0 м/с.

     Вследствие  высокого сопротивления воды на 1м пути при плавании расходуется в 4 раза больше энергии, чем при ходьбе с равной скоростью. Этим объясняется чрезвычайно низкий КПД у пловцов по сравнению с представителями других видов спорта (табл.1) 

Таблица 1 - КПД спортсменов различных специализаций

     Неодинакова эффективность работы и при разных способах плавания. Наибольший КПД  при плавании кролем на груди, затем  следует кроль на спине, брасс, баттерфляй.

     Уменьшение сопротивления плотной массы воды достигается горизонтальным положением, строго определенной согласованностью движений и приложением необходимых мышечных усилий. Так, например, в связи с большой плотностью воды вспомогательные и рабочие движения при плавании брассом (подтягивание ног, разведение рук) должны осуществляться плавно, мягко; если их делать резко, быстро, сопротивление будет расти.

     Следовательно, большая плотность воды определяет положение тела пловца, координационную  структуру и характер движений при плавании.

     Вертикальное  положение тела при наземном передвижении связано с привычным раздражением проприорецепторов голеностопного сустава, наличием выпрямительных рефлексов, напряжением разгибательной мускулатуры, определенными рефлексами вестибулярного аппарата и т. Д. При передвижении в водной среде действуют новые, необычные факторы. Человек  при погружении в воду вытесняет количество воды примерно равное весу его тела. Поэтому, чтобы держаться на поверхности воды, больших усилий не требуется. С точки зрения физиологии при относительной невесомости проприоцептивная чувствительность резко снижается, происходит снижение мышечного тонуса. Обучение плаванию, образование двигательного навыка в плавании связано с заменой локомоций в вертикальном положении на локомоции в горизонтальном положении, переключением привычных реакций, связанных с твердой опорой и передвижением в разнородной среде (земля – воздух), на новый способ опоры о воду и передвижение в однородной водной среде, торможением антигравитационных рефлексов и переходом на действия в условиях относительной невесомости. Кроме того, вследствие высокой плотности среды резко уменьшается инерционность движений, в связи с отсутствием твердой опоры усиливается действие реактивных сил, изменяется характер афферентной информации. Следовательно, при обучении плаванию требуется коренная перестройка управления движениями, сложившимися при наземных условиях передвижения, торможение тех двигательных автоматизмов, которые действовали при наземных передвижениях (например, торможение антигравитационных  рефлексов прямостояния) и образование новых условнорефлекторных связей.

     При обучении плаванию тело новичка все  время стремится принять если не вертикальное, то наклонное положение, ноги ищут привычной опоры о дно, а голова сохраняет положение теменем кверху. Для преодоления этого обучающийся должен почувствовать свою относительную невесомость в воде о осознать плавучесть своего тела.

     Поза  лежания в воде имеет существенные отличия от привычной позы лежания  на твердой опоре. В условиях невесомости тонус сгибательных мышц больше тонуса разгибательной мускулатуры. Если человек лежит в воде совсем расслабленный, то у него происходит сгибание туловища и суставов ног и рук. Пловец должен обладать хорошо развитой мускулатурой спины, чтобы поддерживать прямое положение при длительном плавании. Следовательно, основные трудности преобразования навыка заключается не в координационной сложности движений, которая в некоторых видах плавания формируется на базе врожденного ритмического рефлекса, а в адаптации к непривычной водной среде и горизонтальному положению тела в пространстве.

     В связи с высоким сопротивлением для передвижения в водной среде  большое значение приобретают гидродинамические  свойства тела пловца – способность  оказывать сопротивление точку движущейся жидкости. Эти свойства определяются анатомическим строением тела пловца – ростом, весом, плавучестью и обтекаемостью.

     В разных способах плавания и на разных дистанциях значение роста и веса неодинаково. Фактор роста имеет  наибольшее значение на коротких дистанциях в таких способах плавания, где определяющим является сильное гребковое движение и большая масса тела (100 и 200м в/с, 100м баттерфляем). В соревнованиях спортсменов высокого класса участники финальных заплывов на этих дистанциях в среднем имеют длину тела: мужчины –  185 - 193 см, женщины – 173 – 175 см. У победителей этот показатель соответственно равен 192 – 193 и 174 – 177 см. Пловцы на длинные дистанции имеют меньший вес, рост, более низкий удельный вес тела, лучшую плавучесть.

     Водная  среда может вызывать возникновение  защитных рефлексов, которые играют отрицательную роль в формировании и совершенствовании двигательного  навыка. Такие рефлексы возникают  в связи с низкой температурой воды, попаданием ее в дыхательные пути, в наружный слуховой проход, а также в связи с действием соленой или хлорной воды на слизистую оболочку носа, рта, роговицы глаза. Важно исключить, затормозить защитные двигательные реакции на действие водной среды. Вода должна быть привычным положительным раздражителем. Это весьма важный фактор эффективности учебного процесса. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Энергообеспечение  при плавании

     В циклических видах спорта, в частности  в плавании, ведущим фактором является энергообеспечение, на долю которого приходится 60-70% из 100%, влияющих на результат пловца.

     Энергетические  возможности спортсмена во многом определяют уровень готовности спортсмена к  достижению высоких результатов. Энергетическое обеспечение мышечной деятельности определяется и лимитируется энергетическими ресурсами, а также кислород – транспортными возможностями организма, осуществляющими доставку О₂ к мышцам. В зависимости от характера энергетического обеспечения мышечной деятельности принято выделять три механизма энергопродукции организма:

1. аэробный механизм;
2. анаэробный гликолитический механизм;
3. анаэробный или креатинфосфорокиназный механизм.

Эти механизмы  энергопродукции обеспечивают ресинтез основного энергетического источника  мышц – АТФ (аденозинтрифосфорная кислота, источник биологической энергии), запасы которой в мышце ограничены. Соотношение этих механизмов зависит от специфики работы.

     Анаэробная  работоспособность - характеризуется  способностью совершать напряженную  мышечную работу в условиях недостаточного снабжения кислорода за счет анаэробных источников энергии. У пловца анаэробная работоспособность играет меньшую роль, чем аэробная.

Высокие показатели анаэробной работоспособности  наблюдаются на дистанциях 50, 100, 200м, где необходимо проявление максимальных напряжений в течение от 30сек. До 4мин. Способность к преобразованию энергии в анаэробном процессе, так же как и в аэробном, может быть установлена с помощью биохимических критериев трех типов:

- мощности;

- емкости;

- эффективности.

     Для анаэробной работоспособности имеет  значение степень совершенства компенсаторных механизмов, уровень развития тканевых адаптаций, позволяющих выполнять напряженную работу, несмотря на возникающие резкие сдвиги во внутренней среде.

Показателями  анаэробной производительности являются алактатный кислородный долг (АКД) и лактатный долг (ЛКД).

     С ростом тренированности кислородный  долг увеличивается, что говорит  об адаптации организма спортсменов  к напряженной работе в условиях недостаточного снабжения мышц кислородом. Максимальные показатели кислородной  задолженности у пловцов достигают 13 – 15л (Волков Н. И.). Установлено различие в уровне кислородного долга у представителей различных видов спорта:

- у представителей  скоростно–силовых видов спорта  кислородный долг достигает 300 мл/кг,

- у баскетболистов  – 104 мл/кг,

- у пловцов  125 мл/кг.

Таблица 2 - Показатели анаэробной производительности

Продолжение таблицы 2

     Аэробная  работоспособность -  ближе всего находится к понятиям общей или стайерской выносливости, в наибольшей степени это качество проявляется на стайерских дистанциях (в плавании на 800 – 1500 м).

Аэробная  физическая работоспособность –  это способность человека выполнять  очень напряженную работу с участием большого числа мышц, обеспечивая  свои энергетические расходы преимущественно  за счет аэробных процессов. У пловцов  по сравнению с легкоатлетами заметна большая доля аэробной энергопродукции. Сравнение показателей энергетического обмена у легкоатлетов и пловцов показало, что значимость аэробной производительности энергии у пловцов намного выше. Это наглядно видно при сопоставлении использования аэробной и анаэробной энергопродукции на эквивалентных по времени дистанциях в легкоатлетическом беге и плавании (табл. 3). 

Таблица 3 - Соотношение аэробной и анаэробной работоспособности на различных  дистанциях бега и плавания

Продолжение таблицы 3

     Согласно  данным Голлника (1972), такое явление  можно объяснить большей активностью  окислительных энзимов в мышечных волокнах пловцов. В наибольшей степени  это качество проявляется на дистанциях 800, 1500 м.

      Научными  исследованиями доказана ведущая роль и большая эффективность аэробного  компонента в обеспечении энергией мышечного сокращения. Так, сотрудниками школы академика В. А. Энгельгарда (1969) установлено, что при полном окислении одинакового количества глюкозы в аэробных условиях выделяется энергии и восстанавливается молекула АТФ почти в 20 раз больше, чем при анаэробном гликолизе, т. е. для получения одинаковых количеств энергии требуется окислить в 20 раз меньше глюкозы [Головина Л. Л.].

      Субстратами аэробного ресинтеза АТФ являются углеводы, жиры и кислород. Жиры составляют около 10% от веса тела (5- 10 кг). При их окислении в организме образуется около 40 000 ккал, что может обеспечит работу в течение нескольких дней. Количество углеводов в организме значительно меньше – около 500 г, при окислении может образоваться 1600 – 1800 ккал.

      Соотношение между окисляемыми углеводами жирами при работах разной мощности неодинаково. При работах невысокой интенсивности, до 50% от уровня максимального потребления кислорода (МПК), энерготраты обеспечиваются, главным образом, за счет окисления жиров. При более интенсивной работе нарастает доля углеводов в энергообеспечении и уменьшается доля жиров. При работе на  уровне 90% МПК около 90% энергопродукции обеспечивается за счет углеводов. При более интенсивной работе практически вся энергопродукция обеспечивается за счет углеводов. Следовательно, углеводы являются основным энергетическим веществом почти для всех видов спортивной деятельности, исключая кратковременные спортивные упражнения (например, поднимание штанги). В этой связи для успешного выполнения спортивных упражнений основную роль играют углеводные ресурсы. Углеводы в организме находятся в двух основных формах:

1. в виде гликогена мышц (300 – 400 г) и печени (40 – 70 г);
2. в виде свободной глюкозы крови и внеклеточной жидкости (в количестве 25 – 30 г).

В условиях покоя мышца обеспечивает свой метаболизм за счет углеводов крови. При работе начинает расходоваться гликоген мышц. В разных мышцах содержание гликогена разное. Среднее содержание гликогена в 4^хглавой мышце бедра – от 1,35 г до 2 г на 100 г мышечной ткани,  в дельтовидной – 0,98 г на 100 г мышечной ткани. Запасов гликогена может хватить на работу продолжительностью от 40мин. До 2 – 3часов в зависимости от ее интенсивности. При нагрузке, составляющей 25% МПК, концентрация гликогена снижается в течении часа на 0,31 г на 100 г мышечной ткани, при нагрузке 80% МПК – на 1,6 г на 100 г мышечной ткани.

      Чем выше интенсивность работы, тем больше скорость расходования мышечного гликогена. Исследования последних лет показали, что, во-первых, запасы гликогена в неработающих мышцах во время работы почти не изменяются, во-вторых, малую значимость для работы мышц играет депо углеводов в печени (40 – 70 г). Запасы гликогена в печени необходимы для обмена веществ в мозге. В ряде исследований (Бергстром, Хултман, 1957; Коц Я.М., 1975 и др.) показано, что имеет значение не только количество расходуемого гликогена, но и скорость его расходования. На протяжении первых 10мин. Работы скорость расходования наибольшая, а затем она резко уменьшается и поддерживается на одном уровне вплоть до конца 40-минутной работы.

     К моменту отказа от работы содержание гликогена в работающей мышце  было близко к 0. Поэтому физиологи  высказывают предположение, что отказ от работы может быть связан с истощением углеводов (гликогена) в работающих мышцах. В связи с этим в период предсоревновательной подготовки спортсменов эффективным является метод углеводного насыщения (МУН), предложенный Я. М. Коцем. МУН включает два этапа – предварительное истощение гликогена в работающих мышцах и последующее перевосстановление гликогена за счет пищевого рациона, т. е. усиленного питания углеводами на протяжении трех суток.

           В обеспечении аэробной выносливости решающую роль играет система кислород - транспортного обеспечения работающих мышц. Кислород -  транспортные возможности определяются способностью различных систем (дыхательной, сердечно-сосудистой, крови) извлекать из атмосферы кислород и доставлять его в митохондрии работающих мышц. Чем больше спортсмен потребляет кислорода в единицу времени, тем большее количество АТФ образуется в мышцах. В связи с этим МПК является самым информативным показателем уровня аэробных возможностей спортсмена.

     Целесообразность МПК для оценки перспективности пловцов подтверждена результатами исследований отечественных и зарубежных ученых. Было показано, что МПК колеблется в зависимости от возраста, квалификации и степени тренированности спортсмена (табл. 4).

Таблица 4 - МПК в зависимости от квалификации спортсмена

     Исследуя  МПК на единицу веса тела у пловцов  высокого класса и спортсменов, имеющих  средние результаты, найдено, что  эти показатели у высококлассных спортсменов на 15% у мужчин и на 40% у женщин выше, чем у пловцов средней квалификации. Высокие величины МПК у пловцов высокого класса -  5,61 – 6,26 л/мин (69 – 77 мл/кг/мин) были зарегистрированы Волковым Н. И. (1968). Еще более высокие показатели относительного МПК наблюдались у финалистов III Спартакиады народов СССР Бакулин С. А. (1964 г.) – в пределах 80,2 – 91,1 мл/кг/мин.У бронзового призера XXI Олимпийских игр )комплексное плавание, 400 м) А. Смирнова в 13-летнем возрасте величина МПК была равна 83,4 мл/кг/мин.

      Было  показано, что аэробная работоспособность, оцениваемая по величине МПК, находится  в тесной корреляционной связи с  результатом на дистанциях 400, 800, 1500 м. Установлено, что показателем  емкости аэробного процесса может  служить время выполнения упражнения, максимальная длительность которого не превышает 5 – 12 мин.

      Наибольшие  аэробные возможности отмечаются у  стайеров, а самые высокие показатели анаэробной производительности у спринтеров. Результатами научных исследований, полученных с помощью близнецового метода, доказано, что способность организма к МПК и к продолжению работы в условиях нарастающего кислородного долга является врожденной: на долю наследственного фактора изменчивости МПК приходится около 80%, а на долю анаэробного компонента – около 90%. Следовательно, даже при целенаправленной тренировке удается повысить аэробно – анаэробную производительность организма спортсмена не более чем на 10 – 20%. Этот вывод имеет большое практическое значение для начального этапа отбора, так как своевременное определение важных для спортивного плавания качеств расширяет представление о потенциальных возможностях организма юного спортсмена и позволяет сделать более качественный прогноз его будущих достижений.

      В исследованиях Ингвара Холмера  было показано, что во время плавания с увеличением скорости увеличивается потребление О₂ (при повышении скорости с 0,7 до 1,4 м/с потребление О₂ возросло соответственно с 2,4 л/мин до 5 л/мин).

      При одинаковой скорости плавания разными  способами с наименьшим потреблением О₂ проходило плавание кролем (кроль – 3,72 л/мин, брасс – 3,88 л/мин).

      При исследовании МПК разными способами  было установлено, что самое высокое  МПК испытуемые показали во время  бега на моторном тредмилле с подъемом 3^о, меньше при работе на велоэргометре и еще меньше во время плавания на водном тредмилле. Самое высокое МПК у тренированных пловцов во время плавания составило 89% от МПК при беге и 97% от МПК при работе на велоэргометре. Разница в величине МПК при работе на тредмилле и велоэргометре, с одной стороны, и во время плавания, с другой стороны, в зависимости от квалификации и тренированности уменьшается. Чем выше уровень квалификации и тренированности пловца, тем больше он может реализовать свои возможности при плавании. Следовательно, тренировка в воде не может компенсироваться тренировкой на суше, так как организм приспосабливается к специфической работе.